多階平衡式-單端反相功分器的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種多階平衡式?單端反相功分器，其特征在于，包括：基板以及設置于該基板上的一第一微帶線、至少三個依次串聯第二微帶線、至少三個依次串聯的第三微帶線、一第四微帶線、一第二電阻、一第三電阻、一第六微帶線、至少一個第一電阻、第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；其中，該第一端口與第二端口構成平衡端口，第三端口與第四端口分別構成單端口。相本發明提供的多階平衡式?單端反相功分器中，實現了寬帶的平衡式?單端反相功分器功能，并且其工作帶寬隨著階數的增加而增加，且帶寬的增加同時具有較好的匹配度、隔離度以及共模抑制度。
【專利說明】
多階平衡式-單端反相功分器
技術領域
[0001] 本發明涉及微波技術領域，特別是涉及一種多階平衡式-單端反相功分器。
【背景技術】
[0002] 隨著射頻通信電路的不斷發展，各種微波組件，饋電網絡以及整機對功分器的要 求也越來越高。傳統的單端式功分器相較于平衡式功分器具有一些不足之處，即只能用于 外接單端電路并且對環境噪聲沒有抑制。平衡式功分器具有傳輸差模信號及抑制共模信號 的優點，被廣泛應用于射頻/微波通信電路，但是也只能與平衡式器件連接。為了提高設計 的靈活性，研究者們提出了平衡式與單端式混合輸入輸出的功分器設計，其不僅能同時與 單端式和平衡式器件連接，同時能對共模噪聲保持高抑制性。因此平衡式-單端功分器的設 計與研發已變得尤為重要。
[0003] 另一方面，不同的通信子系統對功分器的工作帶寬有不同的要求。因此寬帶的功 分器可兼容多個不同頻段的通信子系統，提高了其應用的靈活性。目前公開發表的平衡式-單端反相功分器的工作帶寬較窄為7.7%。
[0004] 因此，現有技術存在缺陷，亟需改進。
【發明內容】
[0005] 本發明提供一種多階平衡式-單端反相功分器；以解決現有技術中的平衡式-單端 反相功分器工作帶寬較窄的技術問題。
[0006] 本發明實施例提供一種多階平衡式-單端反相功分器，包括:基板以及設置于該基 板上的一第一微帶線、至少三個依次串聯第二微帶線、至少三個依次串聯的第三微帶線、一 第四微帶線、一第二電阻、一第三電阻、一第六微帶線、至少一個第一電阻；并且，該至少三 個依次串聯第二微帶線從首端到尾端的相鄰兩個第二微帶線之間形成第二連接節點Gp Gn，該至少三個依次串聯第三微帶線從首端到尾端的相鄰兩個第三微帶線之間形成第三 連接節點Κι-Κ η-1;第二連接節點Gm與第三連接節點Km之間通過兩個串聯的第五微帶線連 接，η為大于2的自然數，m的取值為1到n-1;并且，第二連接節點6:與第三連接節點心之間的 兩個第五微帶線的公共節點與該第六微帶線連接，其他串聯的第五微帶線的公共節點分別 與一所述第一電阻的一端連接，該第一電阻的另一端接地；
[0007]該至少三個依次串聯的第二微帶線的首端與所述第一微帶線的一端連接，并在該 連接節點處形成第一端口；
[0008] 該至少三個依次串聯的第三微帶線的首端與所述第一微帶線的另一端連接，并在 該連接節點處形成第二端口；
[0009] 該至少三個依次串聯的第二微帶線的尾端、第二電阻以及第四微帶線的一端依次 連接，并在該第二微帶線的尾端與第二電阻的接節點處形成第三端口；
[0010] 該至少三個依次串聯的第三微帶線的尾端、第三電阻以及第四微帶線的另一端依 次連接，并在第三微帶線的尾端與第三電阻的連接節點處形成第四端口；
[0011] 其中，該第一端口與第二端口構成平衡端口，第三端口與第四端口分別構成單端 □ 〇
[0012] 在本發明所述的多階平衡式-單端反相功分器中，所述第一微帶線與所述第四微 帶線的電長度均為I所述第二微帶線、所述第三微帶線以及所述第五微帶線的電長度均為 π/2〇
[0013] 在本發明所述的多階平衡式-單端反相功分器中，該第二微帶線的數量為3個，該 第三微帶線的數量為3個。
[0014] 相較于現有技術的，本發明提供的多階平衡式-單端反相功分器中，每一第二微帶 線以及與該第二微帶線最接近的一個第三微帶線、最接近的兩個串聯的第五微帶線以及連 接在該兩個第五微帶線的公共節點上的第六微帶線/第一電阻組成了一階拓撲結構，利用 該多階拓撲結構，實現了寬帶的平衡式-單端反相功分器功能，并且其工作帶寬隨著階數的 增加而增加，且帶寬的增加同時具有較好的匹配度、隔離度以及共模抑制度。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明一優選實施例中的多階平衡式-單端反相功分器的整體結構示意圖。
[0016] 圖2是該多階平衡式-單端反相功分器為三階時的結構示意圖。
[0017]圖3Α-圖3C是圖2所述實施例中的多階平衡式-單端反相功分器的差模、共模和輸 出端口相位差的響應圖。
【具體實施方式】
[0018]為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發明的首選實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所 描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容更加透徹全面。 [0019]需要說明的是，當元件被稱為"固定于"另一個元件，它可以直接在另一個元件上 或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是"連接"另一個元件，它可以是直接連接 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0020] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的 技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語"及/或"包括一個或多個相 關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0021] 如圖1所示，在本發明的一優選實施例中，該多階平衡式-單端反相功分器，包括： 基板以及設置于該基板上的一第一微帶線10、至少三個依次串聯第二微帶線20、至少三個 依次串聯的第三微帶線30、一第四微帶線40、一第二電阻80、一第三電阻70、一第六微帶線 60、至少一個第一電阻90;并且，該至少三個依次串聯第二微帶線20從首端到尾端的相鄰兩 個第二微帶線20之間形成第二連接節AQ-Gh，該至少三個依次串聯第三微帶線30從首端 到尾端的相鄰兩個第三微帶線30之間形成一第三連接節點Κι-Κ η-1;第二連接節點Gm與第三 連接節點Km之間分別通過兩個串聯的第五微帶線50連接，η為大于2的自然數，m的取值為1 到n-1;并且，第二連接節點6:與第三連接節點心之間的兩個第五微帶線50的公共節點與該 第六微帶線60連接，其他串聯的第五微帶線50的公共節點分別與一所述第一電阻90的一端 連接，該第一電阻90的另一端接地。
[0022]該至少三個依次串聯的第二微帶線20的首端與所述第一微帶線10的一端連接，并 在該連接節點處形成第一端口。
[0023]該至少三個依次串聯的第三微帶線30的首端與所述第一微帶線10的另一端連接， 并在該連接節點處形成第二端口。
[0024]該至少三個依次串聯的第二微帶線20的尾端、第二電阻80以及第四微帶線40的一 端依次連接，并在該第二微帶線20與第二電阻80的接節點處形成第三端口。
[0025]該至少三個依次串聯的第三微帶線30的尾端、第三電阻70以及第四微帶線40的另 一端依次連接，并在第三微帶線30與第三電阻70的連接節點處形成第四端口。
[0026]其中，該第一端口與第二端口構成平衡端口，第三端口與第四端口分別構成單端 □ 〇
[0027] 具體地，第一微帶線10與所述第四微帶線40的電長度均為π，所述第二微帶線20、 所述第三微帶線30以及所述第五微帶線50的電長度均為V2。
[0028] 其中，該第一微帶線10可以在輸入端A的第一端口與第二端口處產生差分信號，并 對共模噪聲有很好的抑制作用;通過該至少三個第二微帶線20以及該至少三個第三微帶線 30將輸入端口A的差分信號平均分配到第三端口和第四端口，并且第一微帶線10、第四微帶 線40及第五微帶線50使第三端口和第四端口之間的信號具有反相的特性。同時第二電阻、 第三電阻、該至少一個第一電阻90以及該多個第五微帶線可以實現第三端口與第四端口之 間的隔離;最接近該第一端口的第五微帶線50、最接近該第二端口的第五微帶線50以及該 兩個第五微帶線50連接的第六微帶線60可以提高共模抑制。因此，相較于現有技術的，本發 明提供的多階平衡式-單端反相功分器中，每一第二微帶線20以及與該第二微帶線20最接 近的一個第三微帶線30、最接近的兩個第五微帶線50以及連接在該兩個第五微帶線50的公 共節點上的第六微帶線60/第一電阻組90成了拓撲結構，利用該多階拓撲結構，實現了寬帶 的平衡式-單端反相功分器功能，并且其工作帶寬隨著階數的增加而增加，該工作帶寬包括 差模匹配帶寬、輸出端口隔離帶寬以及共模抑制帶寬，且帶寬的增加同時具有較好的匹配 度、隔離度以及共模抑制度。
[0029] 為了簡化說明，本發明列舉一個該多階平衡式-單端反相功分器為三階時的例子， 該第二微帶線20的數量為3個，該第三微帶線30的數量為3個。其設計步驟分為兩步：
[0030] 第一步，3階平衡式-單端反相功分器電路結構如圖2所示：
[0031] 有公式（1)-(2):
[0032]
( 1 )
[0033] R2 = Zo (2)
[0034] 其中Zo為端口阻抗，Z21為最接近該第一微帶線10和第二微帶線20和第三微帶線30 的特性阻抗，Z 22為微帶線結構中間的第二微帶線20和第三微帶線30的特性阻抗，Z23為尾端 的第二微帶線20和第三微帶線30的特性阻抗。
[0035] 第二步，通過第一微帶線10的特性阻抗Zi，第六微帶線60特性阻抗&、該最接近第 一微帶線10的兩個第五微帶線50的特性阻抗Z 3、位于第二靠近第一微帶線10的兩個第五微 帶線50的特性阻抗Z31、第四微帶線40的特性阻抗Z4以及第一電阻90的阻值Ri對帶寬和幅度 影響的變化規律，這些參數的取值可以被確定。Zl的變化規律:隨著Zl的增大，匹配的幅度增 大，隔離和共模抑制的帶寬不變；
[0036] Z3的變化規律:隨著Z3的增大，匹配和共模抑制的幅度減小，隔離的帶寬不變；
[0037] Z31的變化規律:隨著Z31的增大，匹配的幅度減小，隔離和共模抑制的帶寬不變；
[0038] Z5的變化規律:隨著Z5的增大，共模抑制的帶寬減小，匹配和隔離的帶寬不變； [0039] Z4的變化規律:隨著Z4的增大，匹配和隔離的幅度增大，共模抑制的帶寬不變； [0040]心的變化規律:隨著心的增大，隔離的幅度先增大后減小，匹配和共模抑制的帶寬 不變。
[0041]根據以上的分析，提供了一個工作在中心頻率為1.8GHz的多階平衡式-單端反相 功分器，多階平衡式-單端反相功分器為三階。該其20-dB的差模匹配、隔離以及共模抑制的 帶寬分別為64.6%、47.8%、74.2%。圖3A-圖3C為該多階平衡式-單端反相功分器的差模、 共模和輸出端口相位差的響應圖。
[0042] 綜上所述，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例并非用以限 制本發明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與潤 飾，因此本發明的保護范圍以權利要求界定的范圍為準。
【主權項】
1. 一種多階平衡式-單端反相功分器，其特征在于，包括:基板以及設置于該基板上的 一第一微帶線、至少三個依次串聯第二微帶線、至少三個依次串聯的第三微帶線、一第四微 帶線、一第二電阻、一第三電阻、一第六微帶線、至少一個第一電阻；并且，該至少三個依次 串聯第二微帶線從首端到尾端的相鄰兩個第二微帶線之間形成第二連接節點G 1-Gt1，該至 少三個依次串聯第三微帶線從首端到尾端的相鄰兩個第三微帶線之間形成第三連接節點 Ki-Kn-I;第二連接節點Gm與第三連接節點Km之間通過兩個串聯的第五微帶線連接，η為大于 2的自然數，m的取值為1到η-1;并且，第二連接節AG 1與第三連接節點心之間的兩個第五微 帶線的公共節點與該第六微帶線連接，其他串聯的第五微帶線的公共節點分別與一所述第 一電阻的一端連接，該第一電阻的另一端接地； 該至少三個依次串聯的第二微帶線的首端與所述第一微帶線的一端連接，并在該連接 節點處形成第一端口； 該至少三個依次串聯的第三微帶線的首端與所述第一微帶線的另一端連接，并在該連 接節點處形成第二端口； 該至少三個依次串聯的第二微帶線的尾端、第二電阻以及第四微帶線的一端依次連 接，并在該第二微帶線的尾端與第二電阻的接節點處形成第三端口； 該至少三個依次串聯的第三微帶線的尾端、第三電阻以及第四微帶線的另一端依次連 接，并在第三微帶線的尾端與第三電阻的連接節點處形成第四端口； 其中，該第一端口與第二端口構成平衡端口，第三端口與第四端口分別構成單端口。2. 根據權利要求1所述的多階平衡式-單端反相功分器，其特征在于，所述第一微帶線 與所述第四微帶線的電長度均為I所述第二微帶線、所述第三微帶線以及所述第五微帶線 的電長度均為π/2。3. 根據權利要求1所述的多階平衡式-單端反相功分器，其特征在于，該第二微帶線的 數量為3個，該第三微帶線的數量為3個。
【文檔編號】H01P5/12GK105932391SQ201610362024
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】施金, 陸建鵬, 張威, 陳建新, 唐慧, 秦偉, 曹青華
【申請人】南通大學