一种无磁芯功分器、电子设备及功分器设定相位实现方法与流程

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种无磁芯功分器、电子设备及功分器设定相位实现方法。

背景技术：

随着无线通信技术的快速发展，作为系统重要器件的功分器的相关技术也得到了广泛而深入的研究。功分器即功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件。功分器一般用于功率分配和功率组合，主要应用于平衡功率放大器、平衡混频器和天线阵列等射频电路中。

现有的功分器中一般设有磁芯，例如申请号为2017103359607，名称为电子设备及其功分器的专利，公开的功分器包括：包括壳体、引脚、电容器、电阻器和电感器，其中电感器包括磁芯、第一电感、第二电感。由于磁芯封闭磁感线，加强磁场强度，使电感过大，现有的功分器的相位一般为0度或180度。随着科技的发展，功分器运用领域越来越广，现有的绕线相位为0度或180度的功分器不能满足运用的需求，需要用到其他相位的功分器。

技术实现要素：

为了实现特定相位的功分器，本发明提供一种无磁芯功分器、电子设备及功分器设定相位实现方法。

一种无磁芯功分器，包括：输入端、外部负载端、第一输出端、第二输出端、第一线圈、第二线圈、第一电容及第二电容，其中，

第一线圈，连接于输入端与第一输出端之间；

第二线圈，连接于外部负载端与第二输出端之间；

第一电容，一端连接于第一输出端和第一线圈之间，另一端连接在第二线圈和第二输出端之间；

第二电容，一端连接在输入端和第一线圈之间，另一端连接在第二线圈和外部负载端之间；

第一线圈及第二线圈为为具有预设绕线圈数的线圈，第一线圈及第二线圈中间为中空的限位腔，线圈围绕限位腔，且限位腔横截面的面积为预设面积，其中，

预设绕线圈数、预设面积具有预设的对应关系，使得无磁芯功分器具有设定相位值。

进一步的，设定相位值为90°。

进一步的，无磁芯功分器还包括非磁性体的限位块，位于限位腔中，且第一线圈、第二线圈缠绕在限位块上。

进一步的，限位块为塑胶体限位块。

进一步的，限位块为柱形，且中间设有两个平行的穿孔，第一线圈、第二线圈在穿孔中绕线。

进一步的，限位块为工字形，所述第一线圈、第二线圈缠绕在所述工字形限位块中部。

进一步的，限位块通过环氧树脂胶粘接在pcb板上。

进一步的，第一电容、第二电容为贴片电容，且焊接在pcb板上。

本发明还提供一种电子设备，包括：信号输入模块、第一信号输出模块、第二信号输出模块、接地电阻以及上述的无磁芯功分器；其中，信号输入模块与无磁芯功分器的输入端连接，第一信号输出模块与无磁芯功分器的第一输出端连接，第二信号输出模块与无磁芯功分器的第二输出端连接，接地电阻与无磁芯功分器的外部负载端连接。

本发明还提供一种功分器相位实现方法，应用于无磁芯功分器，包括：输入端、外部负载端、第一输出端、第二输出端、第一线圈、第二线圈、第一电容及第二电容，其中，该方法包括：根据无磁芯功分器的设定相位值、设定相位值与预设绕线圈数、限位腔的预设面积的对应关系，获取预设绕线圈数及预设面积；将两个线圈以预设绕线圈数缠绕，分别构成具有中空的限位腔的第一线圈及第二线圈；根据预设面积调整限位腔的横截面的面积；

将第一线圈连接于输入端与第一输出端之间；将第二线圈连接于外部负载端与第二输出端之间；将第一电容的一端连接于第一输出端和第一线圈之间，另一端连接在第二线圈和第二输出端之间；将第二电容的一端连接在输入端和第一线圈之间，另一端连接在第二线圈和外部负载端之间。

进一步的，方法还包括：根据预设面积选取非磁性体的限位块；将限位块置于限位腔内；将第一线圈、第二线圈缠绕在限位块上。

本发明提供的一种无磁芯功分器及设定相位实现方法，至少具有以下的有益效果：通过去除功分器中的磁芯，以预设的绕线圈数、限位腔横截面的预设面积缠绕线圈形成第一线圈、第二线圈，从而使无磁芯功分器达到设定相位值。

另外，在去除磁芯之后，为了束缚第一线圈、第二线圈，增加非磁性体的限位块，从而在避免产生干扰信号的同时也可以对第一线圈、第二线圈定形，避免第一线圈、第二线圈松散。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一种实施例中的无磁芯功分器的电路原理图；

图2为本发明一种实施例中的无磁芯功分器的外部端脚示意图；

图3为本发明又一种实施例中的无磁芯功分器的内部结构示意图；

图4为本发明一种实施例中的功分器设定相位实现方法流程图；

图5为本发明一种实施例中的电子设备的结构示意图；

p1-输入端、p2-外部负载端、p3-第一输出端、p4-第二输出端、c1-第一电容、c2-第二电容、l1-第一线圈、l2第二线圈、1-限位块、500-电子设备、501-信号输入模块、502-接地电阻、503-无磁芯功分器、504-第一信号输出模块、505-第二信号输出模块。

具体实施方式

本发明说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。因此，本发明的范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。

在本发明的一种实施例中，如图1所示，无磁芯功分器包括输入端p1、外部负载端p2、第一输出端p3、第二输出端p4、第一线圈l1、第二线圈l2、第一电容c1及第二电容c2，其中，第一线圈l1，连接于输入端p1与第一输出端p3之间；第二线圈l2，连接于外部负载端p2与第二输出端p4之间；第一电容c1，一端连接于第一输出端p3和第一线圈l1之间，另一端连接在第二线圈l2和第二输出端p4之间；第二电容c2，一端连接在输入端p1和第一线圈l1之间，另一端连接在第二线圈l2和外部负载端p2之间。

在使用时，一路输入信号由输入端p1进入无磁芯功分器，无磁芯功分器将一路输入信号分成两路输出信号分别由第一输出端p3、第二输出端p4输出。

第一电容c1、第二电容c2起到隔离的作用，从而避免两个输出端或输入端与外部负载端之间产生干扰。第一电容c1用于改进功分器两个输出端的隔离度指标、第二电容c2用于改进输入端与外部负载端的隔离度指标。当然，这里也可以使用采用隔离电阻代替电容实现隔离，本发明对此不作限制。外部负载端p2用于连接外部电阻，从而达到阻抗平衡的作用。

在本实施例中，第一线圈l1及第二线圈l2为具有预设绕线圈数的线圈，第一线圈l1及第二线圈l2中间为中空的限位腔，线圈围绕限位腔，且限位腔横截面的面积为预设面积，其中，预设绕线圈数、预设面积具有预设的对应关系，使得无磁芯功分器具有设定相位值。需要注意的是，在本实施例中限位腔的横截面指的是限位腔与第一线圈l1、第二线圈l2平行的那个截面。

本实施例中的无磁芯功分器，去掉传统的功分器磁芯这一部件，避免由于磁芯封闭磁感线，加强磁场强度，使电感过大从而导致绕线相位实现不了除0°或180°以外的相位值。

由于影响相位值大小的因素主要为电感，因此通过调节电感可以实现设定相位值。而影响电感大小的因素则主要为绕线圈数，绕线圈数越大，电感越大。根据设定相位值与预设绕线圈数、预设面积的对应关系确定预设绕线圈数及预设面积，将第一线圈l1、第二线圈l2的绕线圈数与限位腔的横截面的面积依次调节成与预设绕线圈数、预设面积一致即可使功分器的相位值达到设定相位值。

在本实施例中，预设绕线圈数、预设面积是根据设定相位值确定的。具体的，可以通过有限次数的实验验证出设定相位值与第一线圈l1、第二线圈l2的绕线圈数、限位腔的横截面的预设面积之间的对应关系，根据这一对应关系在已知设定相位值的时候确定预设绕线圈数及预设面积，从而使功分器达到设定相位值。

实验验证过程为，根据设定相位值，首先调节第一线圈l1、第二线圈l2的绕线圈数，使无磁芯功分器的相位值接近设定相位值，这一步可以理解为对第一线圈l1、第二线圈l2的绕线圈数进行粗调。之后再调整第一线圈l1、第二线圈l2的限位腔横截面的面积，第一线圈l1、第二线圈l2的限位腔横截面的面积进行调整时即会改变第一线圈l1、第二线圈l2的大小，从而影响第一线圈l1、第二线圈l2的绕线圈数，这一步可以理解为对第一线圈l1、第二线圈l2的圈数进行微调，会使第一线圈l1、第二线圈l2的绕线圈数增加或减少，例如原来绕线圈数为10匝，进行微调之后变为10.6匝等情况。此时的10.6匝即为本发明中所提及的预设绕线圈数，而该预设绕线圈数所对应的限位腔横截面的面积即为预设面积。

在本发明的又一种实施例之中，设定相位值为90°，根据设定相位值90°以及设定相位值与预设绕线圈数、预设面积之间的对应关系确定出相位值为90°时所需的第一线圈l1、第二线圈l2的绕线圈数、限位腔的横截面积，将其作为预设绕线圈数、预设面积，从而实现功分器的相位值达到设定相位值90°。

在本发明的又一种实施例之中，如图3所示，无磁芯功分器还包括非磁性体的限位块1，位于限位腔中，且第一线圈l1、第二线圈l2缠绕在限位块1上；图3中的限位块1为双孔限位块，第一线圈l1、第二线圈l2是缠绕在限位块1的双孔中，因此此时限位块1的双孔之间所形成的间隔的横截面的面积即为预设面积。当然，限位块1还可以是其他形状，例如柱状或者工字形等等，本发明对此不作限定。

由于磁芯在功分器上具有能够固定第一线圈l1、第二线圈l2的作用，当去除掉功分器中的磁芯时，第一线圈l1、第二线圈l2无法定形，因此在去除掉功分器中的磁芯之后，采用非磁性体的限位块1代替磁芯，设置在第一线圈、第二线圈的中空限位腔中，能够束缚第一线圈、第二线圈，避免第一线圈、第二线圈松动。

在本发明的又一种实施例之中，限位块1为塑胶体限位块，采用塑胶材质的限位块，既可以代替磁芯，避免由于磁芯产生的电感过大而达不到设定相位值，同时也可以避免产生干扰信号，当然，限位块1还可以采用其他材质，只要该材质属于非磁性材质即可，本发明对此不作限制。

在本发明的又一种实施例之中，如图3所示，限位块1为柱形，且中间设有两个平行的穿孔，第一线圈l1、第二线圈l2在两个平行的穿孔中绕线。

在本发明的又一种实施例之中，限位块1为工字形，第一线圈l1、第二线圈l2缠绕在工字形限位块的中部。

上述两种限位块的形状仅是其中的两种实现方式，限位块1还可以采用圆柱形等其他的形状，本发明对此不作限定。

在本发明的又一种实施例之中，限位块1通过环氧树脂胶粘接在pcb板上,使限位块1与pcb板的连接更加牢固，功分器的可靠性更高。具体的，在制造时，先在pcb板上覆盖一层环氧树脂胶粘，之后再采用smt(surfacemountedtechnology，表面贴装技术)工艺使用贴片机将限位块1固定在pcb板上。

在本发明的又一种实施例之中，第一电容c1、第二电容c2为贴片电容，且焊接在pcb板上。具体的，采用smt技术，在pcb板上涂覆锡膏，并将贴片电容准确的贴放到涂有焊锡膏的焊盘上，按照特定的回流温度曲线加热，让焊锡膏熔化，其合金成分冷却凝固后在贴片电容与pcb板之间形成焊点而实现连接。

本发明还提供一种功分器设定相位实现方法，应用于无磁芯功分器，无磁芯功分器包括：输入端、外部负载端、第一输出端、第二输出端、第一线圈、第二线圈、第一电容及第二电容，其中，如图4所示，该方法包括：

步骤s401：根据无磁芯功分器的设定相位值、设定相位值与预设绕线圈数、限位腔的预设面积的对应关系，获取预设绕线圈数及预设面积。

步骤s402：将两个线圈以预设绕线圈数缠绕，分别构成具有中空的限位腔的第一线圈及第二线圈，同时将限位腔的横截面的面积设置为预设面积。

步骤s403：将第一线圈连接于输入端与第一输出端之间。

步骤s404：将第二线圈连接于外部负载端与第二输出端之间。

步骤s405：将第一电容的一端连接于第一输出端和第一线圈之间，另一端连接在第二线圈和第二输出端之间。

步骤s406：将第二电容的一端连接在输入端和第一线圈之间，另一端连接在第二线圈和外部负载端之间。

通过上述步骤，即可使功分器的相位为设定相位。具体的，将功分器的第一线圈、第二线圈设计为圈数可调节的线圈，从而使技术人员在使用功分器时根据需求自行调节绕线圈数，实现不同的功分器相位。

进一步的，在上一实施例的基础之上，本方法还包括：根据预设面积选取非磁性体的限位块；将限位块置于限位腔内；将第一线圈、第二线圈缠绕在限位块上。在限位腔中设置非磁性体的限位块，将第一线圈、第二线圈缠绕在限位块上，从而固定第一线圈、第二线圈，防止第一线圈、第二线圈松散，产生抗震的效果。具体的，可以将限位块设置为大小可调节的限位块，技术人员根据对功分器相位值得需求，自行调节限位块的大小，从而使第一线圈、第二线圈的绕线圈数对应变化，使功分器达到所需的相位。

本发明还提供一种电子设备，如图5所示，电子设备500包括信号输入模块501、接地电阻502、第一信号输出模块504、第二信号输出模块505以及上述实施例中所提及的无磁芯功分器503。

信号输入模块501与无磁芯功分器503的输入端p1连接，第一信号输出模块504与无磁芯功分器的第一输出端p3连接，第二信号输出模块505与无磁芯功分器的第二输出端p4连接，接地电阻502与无磁芯功分器的外部负载端p2连接。

本发明提供的无磁芯功分器以及相位实现方法，能够使功分器的相位值不再只能是0°或180°，可以实现出任意设定相位的功分器，满足现在对于多种相位的功分器的需求。

本发明说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。因此，本发明的范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。