一种多抽头电感结构的功分器的制作方法

本发明涉及微波射频集成电路，特别涉及一种多抽头电感结构的功分器。

背景技术：

1、随着移动通信的快速发展，工作在射频、微波高频段的电路及器件应用越来越广泛，开发宽频带、高集成度、小型化的射频前端器件成为了未来发展的必然趋势。另一方面，在5g通信、物联网以及工业互联网等新型产业应用需求的牵引下，使得电子通信系统中的射频模块的功能集成都日趋增加，也给器件、模块的小型化提出了更高的要求。

2、作为射频器件的重要组成部分，功分器广泛应用于多功能波束成型器、相控阵雷达天线的馈电网络以及各种射频前端和平衡系统中。传统的功分器结构级联多个集总元器件会导致整个前馈网络产生较高的插入损耗、大尺寸等问题，所能应用的范围受限，已经无法满足未来各类先进系统对其的需求。

3、鉴于上述情况，研究如何在更小的空间内实现高集成度、低损耗、宽频带功分器有着十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多抽头电感结构的功分器，以提供一种适用于6ghz～18ghz超宽带频率范围的功分器。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种多抽头电感结构的功分器，包括：

3、多抽头式电感网络，用于传输信号和实现阻抗匹配变换；

4、所述多抽头式电感网络包括：输入端口port1、输出端口port2～port3、以及抽头p1～p9；由输入端口port1平均分成两条支路连接两个螺旋电感进行信号输出到输出端口port2和输出端口port3，且螺旋电感中间的抽头p2和抽头p9分别与接地电容c1和接地电容c4相连，抽头p3和抽头p8分别与接地电容c2和接地电容c5相连，抽头p4和抽头p7分别与接地电容c3和接地电容c6相连，抽头p5和抽头p6与补偿电容cr1和补偿电容cr2相连；

5、接地电容网络，用于阻隔直流信号和实现阻抗匹配变换；

6、隔离网络，用于隔离电路中的信号和平衡两个输出端口，以避免干扰和噪声造成的影响。

7、优选的，所述接地电容网络包括接地电容c1～c6；所述接地电容c1和接地电容c4分别与螺旋电感的抽头p2和抽头p9相连，接地电容c2和接地电容c5分别与螺旋电感的抽头p3和抽头p8相连，接地电容c3和接地电容c6分别与螺旋电感的抽头p4和抽头p7相连。

8、优选的，所述隔离网络包括补偿电容cr1～cr2以及隔离电阻r；所述补偿电容cr1和补偿电容cr2与抽头p5和抽头p6相连，隔离电阻r的两端分别与补偿电容cr1和补偿电容cr2相连。

9、优选的，左右两侧所述螺旋电感内部分别引出四个抽头；其中左侧所述螺旋电感能够等效为四个等效电感l1～l4，所述四个等效电感l1～l4各自的有效电感量等于其自感量与互感量之和；右侧所述螺旋电感能够等效为四个等效电感l5～l8，所述四个等效电感l5～l8各自的有效电感量等于其自感量与互感量之和。

10、优选的，左侧总等效电感量为电感l1的自感量ls1、电感l2的自感量ls2、电感l3的自感量ls3、电感l4的自感量ls4、电感l1和电感l2的互感值m12、电感l2和电感l3的互感值m23、电感l3和电感l4的互感值m34、电感l1和电感l3的互感值m13、电感l2和电感l4的互感值m24、以及电感l1和电感l4的互感值m14之和。

11、优选的，右侧总等效电感量为电感l5的自感量ls5、电感l6的自感量ls6、电感l7的自感量ls7、电感l8的自感量ls8、电感l5和电感l6的互感值m56、电感l6和电感l7的互感值m67、电感l7和电感l8的互感值m78、电感l5和电感l7的互感值m57、电感l6和电感l8的互感值m68、以及电感l5和电感l8的互感值m58之和。

12、优选的，所述输入端口port1、输出端口port2～port3均采用标准50ω匹配的“地-信号-地”结构；功分器芯片采用对称的结构，以保证两个输出端功率信号分配相同。

13、优选的，所述多抽头电感结构的功分器，适用于工作频率范围为6ghz～18ghz射频输入超宽频率的高性能功分器。

14、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

15、在本发明提供的多抽头电感结构的功分器中，包括多抽头式电感网络、接地电容网络、隔离网络，可实现对带宽为6ghz～18ghz的功率分配。所述的多抽头式电感网络，传输信号和阻抗匹配变换；所述的接地电容网络，阻隔直流信号和阻抗匹配变换；所述的隔离网络，隔离电路中的信号，平衡两个输出端口，以避免干扰和噪声的影响。本发明采用单个lc匹配网络取代多个lc网络，不仅实现了芯片小型化，进一步提升了性能指标和集成度，而且有效地减少了设计迭代，缩短了设计周期，降低了设计成本。隔离网络增加的补偿电容可以实现低频段的耦合抑制功能，拓宽带宽的同时提升了低频段端口之间的隔离度。在6ghz～18ghz频率范围内，输入回波损耗典型值在-17db，输出回波损耗典型值在-20db，插入损耗典型值为-3.7db(含3db固定插损)，隔离度典型值为-17db。

技术特征：

1.一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，所述接地电容网络包括接地电容c1～c6；所述接地电容c1和接地电容c4分别与螺旋电感的抽头p2和抽头p9相连，接地电容c2和接地电容c5分别与螺旋电感的抽头p3和抽头p8相连，接地电容c3和接地电容c6分别与螺旋电感的抽头p4和抽头p7相连。

3.如权利要求1所述的一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，所述隔离网络包括补偿电容cr1～cr2以及隔离电阻r；所述补偿电容cr1和补偿电容cr2与抽头p5和抽头p6相连，隔离电阻r的两端分别与补偿电容cr1和补偿电容cr2相连。

4.如权利要求1所述的一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，左右两侧所述螺旋电感内部分别引出四个抽头；其中左侧所述螺旋电感能够等效为四个等效电感l1～l4，所述四个等效电感l1～l4各自的有效电感量等于其自感量与互感量之和；右侧所述螺旋电感能够等效为四个等效电感l5～l8，所述四个等效电感l5～l8各自的有效电感量等于其自感量与互感量之和。

5.如权利要求4所述的一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，左侧总等效电感量为电感l1的自感量ls1、电感l2的自感量ls2、电感l3的自感量ls3、电感l4的自感量ls4、电感l1和电感l2的互感值m12、电感l2和电感l3的互感值m23、电感l3和电感l4的互感值m34、电感l1和电感l3的互感值m13、电感l2和电感l4的互感值m24、以及电感l1和电感l4的互感值m14之和。

6.如权利要求4所述的一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，右侧总等效电感量为电感l5的自感量ls5、电感l6的自感量ls6、电感l7的自感量ls7、电感l8的自感量ls8、电感l5和电感l6的互感值m56、电感l6和电感l7的互感值m67、电感l7和电感l8的互感值m78、电感l5和电感l7的互感值m57、电感l6和电感l8的互感值m68、以及电感l5和电感l8的互感值m58之和。

7.如权利要求1～6任一项所述的一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，所述输入端口port1、输出端口port2～port3均采用标准50ω匹配的“地-信号-地”结构；功分器芯片采用对称的结构，以保证两个输出端功率信号分配相同。

8.如权利要求1～6任一项所述的一种多抽头电感结构的功分器，其特征在于，所述多抽头电感结构的功分器，适用于工作频率范围为6ghz～18ghz射频输入超宽频率的高性能功分器。

技术总结
本发明涉及微波射频集成电路技术领域，特别涉及一种多抽头电感结构的功分器。包括：多抽头式电感网络，用于传输信号和实现阻抗匹配变换；所述多抽头式电感网络包括：输入端口port1、输出端口port2～port3、以及抽头P1～P9；由输入端口port1平均分成两条支路连接两个螺旋电感进行信号输出到输出端口port2和输出端口port3，且螺旋电感中间的抽头P2和抽头P9分别与接地电容C1和接地电容C4相连，抽头P3和抽头P8分别与接地电容C2和接地电容C5相连；接地电容网络，用于阻隔直流信号和实现阻抗匹配变换；隔离网络，用于隔离电路中的信号和平衡两个输出端口。本发明适用于6GHz‑18GHz高性能超宽带的功分器设计，可基于现有成熟的SiGe工艺平台，实现宽频带、高密度、小型化的设计需求。

技术研发人员：孙文俊,张斌,秦战明,汪柏康,沈剑
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15