一种8功分阻抗变换电路的制作方法

本实用新型涉及一种8功分阻抗变换电路，属于阻抗变换器技术领域。

背景技术：

现有的功分器技术，根据其功分数量的不同，选用多种不同比例的阻抗变换器，虽功分简单，实则阻抗变换器离散性大使得输出调配一致性差，导致带内波动指标差。制作过程中其PCB排版冗余、移植性差。或有功分器未经阻抗变换直接进行功分，使得阻抗不匹配、插损较大、隔离度差，不能满足天线端的分配使用，降低了信号质量。针对现有技术的不足，本实用新型仅用两种变换器来构架8功分器的阻抗变换方式。变换器离散低，输出调配一致性好。在实际使用时，可在这个变换方式上，再继续逐级变换，达到16、32等的功分数量，或者去对半构成4功分器，移植和扩展性强。本实用新型功分器主要是运用两种变换器输入输出阻抗的倍增和倍减关系，使得每个功分通道的阻抗在50Ω以下的低阻抗匹配。低阻抗变换方式，可以容纳变换器自身产生的漏感和容抗值，有足够的阻抗调配空间，从而使得整个变压时更接近50Ω，当还达不到匹配时，还可以通过增加电容进行调配，输入输出阻抗得到较好匹配，从而降低了插损，增加了隔离度。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种8功分阻抗变换电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种8功分阻抗变换电路，包括阻抗传输线变换器，其特征是，包括1:4阻抗传输线变换器T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12，1:2阻抗传输线变换器T13、T14、T15、T16、T17、T18、T19、T20，电容C1～C13，电阻R1～R7，电感L1～L8，

信号从T1的功分一端输入，从中心抽头输出，功分二端接地，中心抽头分别接电容C1的一端和T2的中心抽头，电容C1的另一端接地，电路的连接方式以T2为中心对称，T2功分一端接T3中心抽头、二端则接T4中心抽头；

T3功分两端并联R2，且分别接T5和T6的功分一端，对称的，T4功分两端并联R3，且分别接T7和T8的功分一端，其中T5、T6、T7和T8的功分二段接地；

T5中心抽头分别接C2的一端和T9的中心抽头，T9的功分两端并联R4，T6中心抽头分别接C3的一端和T10的中心抽头，T10的功分两端并联R5，T7中心抽头分别接C4的一端和T11的中心抽头，T11的功分两端并联R6，T8中心抽头分别接C5的一端和T12的中心抽头，T12的功分两端并联R7；

T9的功分两端还分别接T13和T14的中心抽头，T13功分一端接L1的一端，L1的另一端接C6的一端和第一输出端，C6另一端接地，T13的功分二端接地，T14功分一端接L2的一端，L2的另一端接C7的一端和第二输出端，C7另一端接地，T14的功分二端接地；与T9连接方式相同，T10通过T15、T16、L3、L4、C8和C9得到第三输出端和第四输出端，T11通过T17、T18、L5、L6、C10和C11得到第五输出端和第六输出端，T12通过T19、T20、L7、L8、C12和C13得到第七输出端和第八输出端。

进一步地，所述1：4阻抗传输线变换器采用双线绕制，两个功分输出端以中心抽头对称，使用时不区分，当标定任意一端为功分一端时，那么另一端即为功分二端。

进一步地，所述电阻R1、R4、R5、R6、R7为50Ω，所述电阻R2、R3为100Ω。

进一步地，所述电容采用无极性电容，其值对应信号频段特性进行选取，以不影响信号幅度为宜。

进一步地5.根据权利要求1所述的一种8功分阻抗变换电路，其特征是，所述电感取值对应信号频段特性进行选择，以不影响信号幅度为宜。

进一步地，所述1:2阻抗传输线变换器是双绕1:2线圈。

本实用新型所达到的有益效果：

仅使用本案两种变换器实现低阻抗8功分功能，减少了变换器的离散性影响，也节省了开发成本，在功分器设计时其电路模块的移植性强。并通过在各分级输入端和输出端加入了阻抗匹配元件，可达到降低的插入损耗、驻波比，提高输出隔离度，减小频率带内波动等效果；减少了变换器的离散性影响，并在各分级输入端和输出端加入了匹配元件、与现有的变换器功分技术有着相比，有较低的插入损耗、驻波比，以及高输出隔离度，且宽频段内的频响也较好。

附图说明

图1(a)是1:4阻抗传输线变换器的结构示意图；

图1(b)是1:4阻抗传输线变换器的传输线形式；

图1(c)是1:4阻抗传输线变换器的变压器形式；

图2是1:4阻抗传输线变换器组成的功分网络；

图3是1:2阻抗传输线变换器；

图4是短波8功分电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

1:4阻抗传输线变换器具有较宽的频带，在500kHz～1GHz之间，适合短波频率使用。其工作原理如图1所示，图中的阻抗变换器采用锰芯R2K双孔高导磁芯制作。

如图1所示，1:4阻抗传输线变换器

由图可知输出功率P_O＝I₂²·R_L，参考《高频电子线路》教材中1:4阻抗变换器的公式原理，要想使输出功率达到最大，应满足(l为变换器漆包线绕组长度)，即需达到R_L＝4R_S的匹配条件。根据此匹配条件即可求证如图4中阻抗变换前后的数值标识。

然而当工作频率提高时，会因电流、电压产生相位移使得输出功率减小，将其定义为插入损耗，由此可见保证插入损耗为最低程度也是获得最大输出的关键，参考1:4阻抗传输线变换器的插入损耗公式，可计算出与此相关的绕组长度。

在高端，按公式取值(f_u为最高工作频率，单位为MHz，n为常数，一般取0.08左右)。

在低端，按公式取值(f_l为最低工作频率，单位为MHz，为磁芯的相对磁导率)，然后从l_min与l_max的范围内进行选取，并按照磁芯孔径选择合适的漆包线。

以上是1:4阻抗传输线变换器对阻抗变换的作用，下面就利用图2中1：4阻抗传输线变换器组成的功分网络，来实现8功分的功能。

如图2所示，1:4阻抗传输线变换器组成的功分网络

当满足分配网络所需的条件时，则有R_A＝R_B＝Z_C＝R，R_C＝Z_C/2＝R/2，R_D＝2Z_C＝2R。此处的Z_C为1:4阻抗传输线变换器特性阻抗，对比图1中变压器形式，R_A、R_B相当于R_L等分，那么两端功率也作平分，R_C类似于输入端阻抗，R_D是在匹配不完善和不十分对称的情况下，用以吸收不平衡功率，作为假负载电阻使用。根据以上特性，在8功分设计时便可列出功分前后的阻抗关系和选择相应的假负载电阻。

要使阻抗变换功能在功分过程中灵活应用，还需要其它比例的阻抗变换器。从1:4阻抗传输线变换器阐述的工作原理来看，即是传输线原理和变压器原理的结合，那么引用其变压器原理，应用初次级线圈匝数与其输出电压的比例关系，可简单的引导出1:2阻抗传输线变换器，匹配图4中8功分后每路25Ω的阻抗，变换成50Ω阻抗输出，适配输出端的50Ω阻抗接收系统，减小回波损耗。

如图3所示为1:2阻抗传输线变换器，假设在RS/RL＝1/2的条件下达到匹配，输出最大功率(不计实际插损)，那么就有PS＝PL(PS为输入端功率，PL为输出端功率)。

按变压器中的关系，推导出即由此可列出NS与NL的近似1：2的比例，然后对照上述计算的绕组长度范围，选取能满足其范围的比例。

综合以上过程，拟制短波8功分原理及组成，具体如图4所示，

一种8功分阻抗变换电路，包括阻抗传输线变换器，其特征是，包括1:4阻抗传输线变换器T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12，1:2阻抗传输线变换器T13、T14、T15、T16、T17、T18、T19、T20，电容C1～C13，电阻R1～R7，电感L1～L8，

50Ω信号从1：4阻抗传输线变换器T1的功分一端输入，从中心抽头输出，功分二端接地，将50Ω信号变换成12.5Ω，通过电容C1接地，进行阻抗微调，然后信号接1：4阻抗传输线变换器T2的中心抽头，T2功分两端并联R1对12.5Ω信号进行功率分配，使得每个功分端阻抗变换25Ω，电路的连接方式以T2为中心对称，T2功分一端接T3中心抽头、二端则接T4中心抽头；

T3功分两端并联R2，且分别接T5和T6的功分一端，对称的，T4功分两端并联R3，且分别接T7和T8的功分一端，其中T5、T6、T7和T8的功分二段接地；

T5中心抽头输出端分别接C2的一端和T9的中心抽头，T9的功分两端并联R4，T6中心抽头分别接C3的一端和T10的中心抽头，T10的功分两端并联R5，T7中心抽头分别接C4的一端和T11的中心抽头，T11的功分两端并联R6，T8中心抽头分别接C5的一端和T12的中心抽头，T12的功分两端并联R7；

T9的功分两端还分别接T13和T14的中心抽头，T13功分一端接L1的一端，L1的另一端接C6的一端和第一输出端，C6另一端接地，T13的功分二端接地，T14功分一端接L2的一端，L2的另一端接C7的一端和第二输出端，C7另一端接地，T14的功分二端接地；

T10的功分两端还分别接T15和T16的中心抽头，T15功分一端接L3的一端，L3的另一端接C8的一端和第三输出端，C8另一端接地，T15的功分二端接地，T16功分一端接L4的一端，L4的另一端接C9的一端和第四输出端，C9另一端接地，T16的功分二端接地；

T11的功分两端还分别接T17和T18的中心抽头，T17功分一端接L5的一端，L5的另一端接C10的一端和第五输出端，C10另一端接地，T17的功分二端接地，T17功分一端接L6的一端，L6的另一端接C11的一端和第六输出端，C11另一端接地，T18的功分二端接地；

T12的功分两端还分别接T19和T20的中心抽头，T19功分一端接L7的一端，L7的另一端接C12的一端和第七输出端，C12另一端接地，T19的功分二端接地，T19功分一端接L8的一端，L8的另一端接C13的一端和第八输出端，C13另一端接地，T20的功分二端接地。

本实施例中，所述1：4阻抗传输线变换器采用双线绕制，两个功分输出端以中心抽头对称，使用时不区分，当标定任意一端为功分一端时，那么另一端即为功分二端。

本实施例中，所述电阻R1、R4、R5、R6、R7为50Ω，所述电阻R2、R3为100Ω。

本实施例中，所述电容为无极性电容，其值对应信号频段特性进行选取，以不影响信号幅度为宜。

本实施例中，所述电感取值对应信号频段特性进行选择，以不影响信号幅度为宜。

本实施例中，所述1:4阻抗传输线变换器是双绕线圈。

本实施例中，所述1:2阻抗传输线变换器是双绕1:2线圈。

短波8功分工作原理，主要是通过1:4阻抗传输线变换器，使各级输入输出阻抗在50Ω、12.5Ω、25Ω之间变换，从而完成功分输出阻抗匹配。

由图可知，合理应用阻抗变换可减少器件的使用种类，匹配调整也相对容易。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。