一種小型化高隔離度的微波雙頻功分器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種小型化高隔離度的微波雙頻功分器，包括輸入端口、耦合線、隔離網絡、第一傳輸線、第二傳輸線、第一輸出端口和第二輸出端口，輸入端口通過耦合線分別連接第一傳輸線和第二傳輸線，第一傳輸線和第二傳輸線分別對應連接第一輸出端口和第二輸出端口，耦合線和第一傳輸線以及第二傳輸線之間設置有隔離網絡。本發明微波雙頻功分器的末端無隔離網絡，有效地減少了功分器的體積和輸出端之間的耦合效應，提高了隔離度，而且具有電路結構緊湊和設計方法可靈活多樣等諸多優點，極大地拓寬了傳統微波雙頻功分器的實際應用范圍。
【專利說明】
-種小型化高隔離度的微波雙頻功分器
技術領域
[0001] 本發明設及一種功分器，特別設及一種小型化高隔離度的微波雙頻功分器。
【背景技術】
[0002] 隨著移動通信的飛速發展，微波頻段的使用越來越擁擠，同時，射頻電路集成化要 求程度越來越高，除了要求優良的性能外，還提出了低成本、低損耗、小體積和輕重量等要 求，因此能夠同時在兩個頻段甚至是多個頻段進行信號傳送的射頻部件是當今移動通信系 統的發展趨勢。微波雙頻功率放大器是射頻系統和通信系統的關鍵部件之一，隨著通信技 術的迅猛發展和通信業競爭的加劇，在射頻微波系統中，對微波雙頻功分器性能提出了越 來越高的要求。
[0003] 目前，微波雙頻功分器的實現方案一般有W下幾種：
[0004] 1、采用普通微帶線的結構來設計功分器，運種設計方案會造成在焊接隔離元件 后，容易形成的分布電容電感對電路性能造成影響，且占的尺寸較大。
[0005] 2、采用禪合線的結構來設計功分器，此種設計方案則會出現兩個輸出端口的距離 過短，造成輸出信號互相影響的情況。
[0006] 3、禪合線加用W延長輸出端口的微帶線結構，此種設計有效地克服了焊接隔離元 件形成的寄生效應和輸出端口距離過短的問題，但額外接入的用W延長輸出端口的微帶線 造成設計尺寸過大，不利于小型化的設計。
[0007] 現有技術的功分器均是將隔離元件并聯在輸出端口的末端，運種結構的功分器造 成輸出端口之間具有很大的禪合效應。
【發明內容】
[000引本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種小型化高隔離度的微波 雙頻功分器。該功分器能夠應用于兩個工作頻率且末端無隔離網絡，有效地減少了功分器 的體積和輸出端之間的禪合效應，具有電路結構緊湊W及增加電路結構設計靈活性的優 點。
[0009] 本發明的目的通過下述技術方案實現:一種小型化高隔離度的微波雙頻功分器， 包括輸入端口、禪合線、隔離網絡、第一傳輸線、第二傳輸線、第一輸出端口和第二輸出端 口，禪合線包括處于禪合線一端的第一端口和第二端口W及處于禪合線另一端的第=端口 和第四端口；
[0010] 輸入端口連接禪合線的第一端口和第二端口，禪合線的第=端口通過第一傳輸線 連接第一輸出端口，禪合線的第四端口通過第二傳輸線連接第二輸出端口；禪合線第=端 口和第一傳輸線連接處連接隔離網絡的一端，禪合線第四端口和第二傳輸線連接處連接隔 離網絡的另一端。
[0011] 優選的，所述第一傳輸線和第二傳輸線均為微帶線;所述禪合線中的兩條傳輸線 為微帶線。
[0012] 優選的，所述第一傳輸線和第二傳輸線為平行關系或兩者之間錯開一定角度。
[0013] 優選的，所述隔離網絡為帶有復阻抗的隔離網絡。
[0014] 更進一步的，所述隔離網絡包括隔離電阻和LC串聯諧振電路，LC串聯諧振回路中 包括串聯的電容和電感，其中LC串聯諧振電路和隔離電阻并聯;隔離電阻和LC串聯諧振電 路并聯后其中一端連接在禪合線第=端口和第一傳輸線的連接處，另一端連接在禪合線第 四端口和第二傳輸線的連接處。
[0015] 更進一步的，微波雙頻功分器第一工作頻率fi對應電長度01為：
[0016]
[0017] 分器第二工作頻率f 2對應電長度目2為：
[001 引
[0019] 其中U為雙頻功分器頻比。
[0020] 更進一步的，所述禪合線的偶模特征阻抗Z6為：
[0021]
[0022] 其中Zo為輸入端口與第一輸出端口和第二輸出端口的端口阻抗；
[0023] 第一傳輸線和第二傳輸線的特征阻抗Z為：
[0024]
[0025] 更進一步的，隔離網絡中隔離電阻R為：
[0026]
[0027]
[002引
[0029]
[0030]
[00川其中O功微波雙頻功分器第一工作頻率fi下對應的角頻率，O 1 = 2灶1，CO勸微波 雙頻功分器第二工作頻率f2下對應的角頻率，《 2 = 2灶2，Z°為禪合線的基模阻抗。
[0032] 更進一步的，微波雙頻功分器第一工作頻率fi為1.4GHZ，第二工作頻率f2為 2.8GHZ，01和02分別為60度和120度;第一傳輸線和第二傳輸線的寬度Wl = 1.29mm，長度為Ll = 20mm;禪合線的寬度w2 = 0.87,長度L2 = 20mm，間隙s = 3mm。
[0033] 更進一步的，隔離網絡中隔離電阻R=150 Q ;隔離網絡的LC串聯諧振電路中電感L = 20nH，電容C = O.化F;禪合線的偶模阻抗Ze為78.84 Q，基模阻抗Z°為73.05 Q，第一傳輸線 和第二傳輸線的特征阻抗Z為63 Q。
[0034] 本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：
[0035] (1)本發明微波雙頻功分器由輸入端和兩個輸出端之間的禪合線、隔離網絡W及 兩條傳輸線組成，能夠應用于兩個工作頻率，本發明微波雙頻功分器的隔離網絡位于禪合 線和兩條傳輸線之間，其末端無隔離網絡，有效地減少了功分器的體積和輸出端之間的禪 合效應，提高了隔離度，而且具有電路結構緊湊和設計方法可靈活多樣等諸多優點，極大地 拓寬了傳統微波雙頻功分器的實際應用范圍。另外由于本發明微波雙頻功分器不需要在輸 出端口之間并聯隔離元件，因此連接兩個輸出端口的第一傳輸線和第二傳輸線可W任意張 開彎曲W便連接下一級電路模塊，使其之間的禪合作業更小;并且輸入端的禪合線結構和 輸出端無隔離元件的結構使得電路更加的緊湊;解決了現有技術雙頻功分器將隔離電阻設 置在末端帶來輸出端口的距離過短或加格外的傳輸線于輸出端口造成尺寸過大的技術問 題。
[0036] (2)本發明微波雙頻功分器輸入端和兩個輸出端之間的禪合線、第一傳輸線和第 二傳輸線均可W為微帶線等平面傳輸線，運種平面傳輸結構的設計使得本發明雙頻功分器 具有成本更低、結構緊湊靈活等優點。
[0037] (3)本發明微波雙頻功分器禪合線、作為第一傳輸線和第二傳輸線的微帶線具有 相同的電長度和諧振網絡，因此具有相同的雙頻響應，能夠實現各個比例雙頻的響應。
【附圖說明】
[0038] 圖Ia和化是本發明微波雙頻功分器電路結構圖。
[0039] 圖2是本發明微波雙頻功分器偶模電路結構圖。
[0040] 圖3是本發明微波雙頻功分器基模電路結構圖。
[0041] 圖4是本發明微波雙頻功分器輸入回波損耗Sll參數和輸出回波損耗S22參數曲線 圖。
[0042] 圖5是本發明微波雙頻功分器隔離度S23參數曲線圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 于此。
[0044] 實施例1
[0045] 本實施例公開了一種小型化高隔離度的微波雙頻功分器，如圖Ia和Ib所示，包括 輸入端口 1、禪合線2、隔離網絡3、第一傳輸線4、第二傳輸線5、第一輸出端口 6和第二輸出端 口 7，禪合線2包括處于禪合線2-端的第一端口和第二端口 W及處于禪合線2另一端的第= 端口和第四端口。
[0046] 輸入端口 1連接禪合線2的第一端口和第二端口，禪合線2的第=端口通過第一傳 輸線5連接第一輸出端口 6，禪合線2的第四端口通過第二傳輸線5連接第二輸出端口 7;禪合 線2第=端口和第一傳輸線4連接處連接隔離網絡3的一端，禪合線2第四端口和第二傳輸線 6連接處連接隔離網絡3的另一端。
[0047] 本實施例中禪合線2、第一傳輸線4和第二傳輸線5均為微帶線。如圖la所示第一傳 輸線和第二傳輸線為平行關系，當然也可W如圖Ib所示，第一傳輸線和第二傳輸線兩者之 間錯開一定角度〇,具體的根據下一級電路模塊進行調整設置，第一傳輸線和第二傳輸線能 夠任意張開彎曲連接下一級電路模塊。
[0048] 上述隔離網絡可為帶有復阻抗的隔離網絡，在本實施例中隔離網絡3包括隔離電 阻R和LC串聯諧振電路8，LC串聯諧振回路中包括串聯的電容和電感，其中LC串聯諧振電路8 和隔離電阻R并聯;隔離電阻和LC串聯諧振電路8并聯后其中一端連接在禪合線2第S端口 和第一傳輸線5的連接處，另一端連接在禪合線2第四端口和第二傳輸線6的連接處。
[0049] 本實施例中第一傳輸線4和第二傳輸線5為上下對稱結構，即第一傳輸線4和第二 傳輸線5的各參數相同。
[0050] 本實施例中微波雙頻功分器第一工作頻率fi對應電長度01為：
[0化1 ]
[0化2] 分器第二工作頻率f2對應電長度目2為：
[0化3]
[0054] 其中U為雙頻功分器頻比，本實施例中雙頻功分器頻比U為已知的，根據需要的第 一工作頻率和第二工作頻率之間的比值獲取到。本實施例中雙頻功分器頻比U為1/2。上述 求取的電長度0lW及電長度02均為禪合線W及作為第一傳輸線和第二傳輸線的微帶線的電 長度，本實施例中禪合線和作為第一傳輸線和第二傳輸線的兩條微帶線的電長度相同。
[0055] 通過偶模分析，本實施例微波雙頻功分器的電路結構可W簡化為如圖2中所示，得 出禪合線的儲標據佈陽杭Ze為：
[0化6]
[0057] 其中Zo為輸入端口與第一輸出端口和第二輸出端口的端口阻抗；
[0058] 得出第一傳輸線和第二傳輸線的特征阻抗Z:
[0化9]
[0060] 通過基模分析，本實施例微波雙頻功分器的電路結構可W簡化為如圖3中所示，獲 取到隔離網絡中隔離由陽R為：
[0061]
[0062] 隔離網絡LC串聯諧振電路中電容C為：
[0063]
[0064]隔離網絡LC串聯諧振電路中電容L為：
[00 化]
[0066] 其中…為微波雙頻功分器第一工作頻率fi下對應的角頻率，《1 = 2灶1，CO勸微波 雙頻功分器第二工作頻率f 2下對應的角頻率，《 2 = 2灶2，Z°為禪合線的基模阻抗。
[0067] 本實施例中禪合線的基模阻抗r可W通過具體設計所要求的禪合線間隙sW及上 述所求出禪合線的偶模特征阻抗Z6得出。
[0068] 將本實施例微波雙頻功分器設置在FR4板材上，當第一工作頻率fi = 1.4GHZ，第二 工作頻率f 2 = 2.8GHZ時，將本實施例，獲取到目1、目2分別為60度和120度;第一傳輸線和第二 傳輸線的寬度Wl = 1.29mm，長度為Ll = 20mm;禪合線的寬度w2 = 0.87，長度L2 = 20mm，間隙S = 3mm。隔離網絡中隔離電阻R= 150 Q ;隔離網絡的LC串聯諧振電路中電感L = 20nH，電容C =0.化F;通過仿真軟件ADS計算出禪合線的偶模阻抗Ze為78.84 Q、基模阻抗Z°為73.05 Q， 第一傳輸線和第二傳輸線的特征阻抗Z為63 Q。
[0069] 本實施例微波雙頻功分器在各工作頻率下，輸入回波損耗Sll和輸出回波損耗S22 分別如圖4中，第一輸出端口和第二輸出端口之間的隔離度S23如圖5所示。本實施例中，通 過禪合線、第一傳輸線和第二傳輸線的電長度設定，獲取到第一工作頻率fi為1.4GHZW及 第二工作頻率f 2為2.8GHZ的微波雙頻功分器。從圖4中可W看出，當本實施例微波雙頻功分 器的第一工作頻率f 1為1.4G監，第二工作頻率f 2為2.8GHZ，即為兩倍的頻比下工作時，輸入 回波損耗Sll和輸出回波損耗S22都小于-40地，即是各個端口的回波損耗有大于40地，說明 在運兩個工作頻率下各個端口都具有良好的匹配。另外從圖5中可W看出，本實施例工作在 第一工作頻率fi為1.4G監W及第二工作頻率f2為2.8G監的微波雙頻功分器的輸出端口之間 隔離度S23都小于-48地，即輸出端口之間的隔離度大于48地，說明本實施例上述兩個工作 頻率下的微波雙頻功分器輸出端口之間具有良好的隔離。
[0070] 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，包括輸入端口、禪合線、隔離 網絡、第一傳輸線、第二傳輸線、第一輸出端口和第二輸出端口，禪合線包括處于禪合線一 端的第一端口和第二端口W及處于禪合線另一端的第Ξ端口和第四端口； 輸入端口連接禪合線的第一端口和第二端口，禪合線的第Ξ端口通過第一傳輸線連接 第一輸出端口，禪合線的第四端口通過第二傳輸線連接第二輸出端口；禪合線第Ξ端口和 第一傳輸線連接處連接隔離網絡的一端，禪合線第四端口和第二傳輸線連接處連接隔離網 絡的另一端。2. 根據權利要求1所述的小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，所述第一傳 輸線和第二傳輸線均為微帶線;所述禪合線中的兩條傳輸線為微帶線。3. 根據權利要求1所述的小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，所述第一傳 輸線和第二傳輸線為平行關系或兩者之間錯開一定角度。4. 根據權利要求1所述的小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，所述隔離網 絡為帶有復阻抗的隔離網絡。5. 根據權利要求3所述的小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，所述隔離網 絡包括隔離電阻和LC串聯諧振電路，LC串聯諧振回路中包括串聯的電容和電感，其中LC串 聯諧振電路和隔離電阻并聯;隔離電阻和LC串聯諧振電路并聯后其中一端連接在禪合線第 Ξ端口和第一傳輸線的連接處，另一端連接在禪合線第四端口和第二傳輸線的連接處。6. 根據權利要求5所述的小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，微波雙頻功 分器第一工作頻率fi對應電長度01為：所述微波雙頻功分器第二工作頻率f2對應電長度02為：其中U為雙頻功分器頻比。7. 根據權利要求6所述的小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，所述禪合線 的偶模特征阻抗Ze為：其中Zo為輸入端口與第一輸出端口和第二輸出端口的端口阻抗； 第一傳輸線和第二傳輸線的特征阻抗Z為：8. 根據權利要求7所述的小型化高隔離度的微波雙頻功分器，其特征在于，隔離網絡中 隔離電阻R為：其中ωι為微波雙頻功分器第一工作頻率fi下對應的角頻率，ω 1 = 2時1，ω 2為微波雙頻 功分器第二工作頻率f 2下對應的角頻率，ω 2 = 2灶2，Ζ°為禪合線的基模阻抗。
【文檔編號】H01P5/16GK106099299SQ201610630916
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月3日 公開號201610630916.4, CN 106099299 A, CN 106099299A, CN 201610630916, CN-A-106099299, CN106099299 A, CN106099299A, CN201610630916, CN201610630916.4
【發明人】林福民, 張逸松
【申請人】廣東工業大學