一种集成阻抗变换特性的3dB功率分配器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种集成阻抗变换特性的3dB功率分配器，包括贴片电路单元；贴片电路单元包括漏斗形的贴片、微带线、微带线、隔离电阻、输入端口微带线、输出端口微带线、输出端口微带线、短截线和短截线；贴片开设有凹槽，凹槽的上边缘和下边缘分别与微带线、微带线的一端连接，微带线、微带线与凹槽上边缘、下边缘的连接位置在水平方向上呈对称的关系，微带线、微带线的另一端分别与隔离电阻的两端连接；输入端口微带线与贴片的一侧连接；短截线和短截线与输入端口微带线连接且分别分布在输入端口微带线的上下两侧；输出端口微带线、输出端口微带线的一端与贴片的一侧连接，输出端口微带线、输出端口微带线与贴片的连接处分别位于凹槽的两侧。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通信
，更具体地，涉及一种带宽大且集成阻抗变换特性的3dB功率分配器。
技术介绍
随着无线通信技术的飞速发展，功率分配器也得到了飞速的发展。3dB功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路输出相等能量的器件。其广泛应用在各种微波系统中，如天线馈电网络、功率放大器、混频器、倍频器等。其和不同的器件集成又会有各种不同的新的功能，例如当功率分配器和带通滤波器集成时，能在通带内实现四个传输极点和良好的带外抑制特性。传统的Wilkinson功率分配器由两条四分之一波长的传输线和隔离电阻构成，自其问世以来得到了非常广泛的应用，但是其带宽相对较窄，这成为其在许多宽带应用中的主要障碍。为了克服传统Wilkinson功率分配器在带宽上的局限性，目前已有了各种设计来提升其带宽。例如使用二项式多节匹配变换器、一条耦合线和多节四分之一波长阻抗变换器等结构来实现带宽的提高。这些设计的确使带宽得到了可观的提高，但是缺点是设计复杂、电路尺寸偏大。随着高频率及小型化的要求，电路的尺寸无疑是做的越小越好。阻抗转换器是另一种被广泛使用的器件，它在不同特征阻抗间的连接中起到了桥梁的作用，实现了不同阻抗间的相互连接。因此，假使功率分配器既有较宽的带宽又有阻抗转换的功能，那么它会有更广泛的应用。现有技术中已经有很多设计考虑到了这一需求，如将双谐振模阻抗转换器应用到宽带3dB功分器中，或将改进的非对称阻抗转换器应用在宽带3dB功分器中，这些技术都可以实现以上的需求。但是设计仍很复杂，电路尺寸以及加工复杂度也较高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服传统Wilkinson功率分配器的带宽较窄以及由于在输出端口接有阻抗转换器而引起的电路尺寸过大的缺点，提供了一种带宽大且集成阻抗变换特性的3dB功率分配器。为实现以上技术目的，采用的技术方案是：一种集成阻抗变换特性的3dB功率分配器，包括从上到下依次排布的三层结构：贴片电路单元、基板和金属地层；所述贴片电路单元包括漏斗形的贴片Aa、微带线Da1、微带线Da2、隔离电阻Ra、输入端口微带线Ba1、输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3、短截线Ta1和短截线Ta2；设漏斗形的贴片Aa的左侧为相对较窄的一侧，而右侧为相对较宽的一侧；其中贴片Aa较宽的一侧开设有整体形状呈矩状的凹槽Ma，凹槽Ma的上边缘和下边缘分别与微带线Da1、微带线Da2的一端连接，微带线Da1、微带线Da2与凹槽Ma上边缘、下边缘的连接位置呈对称的关系，微带线Da1、微带线Da2的另一端分别与隔离电阻Ra的两端连接；所述输入端口微带线Ba1与贴片Aa较窄的一侧连接；短截线Ta1和短截线Ta2与输入端口微带线Ba1连接且分别分布在输入端口微带线Ba1的上下两侧；所述输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3的一端与贴片Aa较宽的一侧连接，输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3与贴片Aa的连接处分别位于凹槽Ma的两侧。上述方案中，3dB功率分配器采用了贴片，使得电路结构简单且容易加工，而且阻抗转换部分直接做在了输出端口，因而不必在输出端口处再加上阻抗转换器，这在很大程度上减小了电路的尺寸和复杂程度。优选地，输入端口微带线Ba1的阻抗Za1为50欧姆，输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3的阻抗Za2为150欧姆，隔离电阻Ra的阻值为250欧姆。优选地，基板采用的介质材料为RogersRO4003C。优选地，基板的厚度为0.813mm，介电常数为3.38。优选地，所述金属地层为铺满良导体的金属地层。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1）本技术提供的3dB功率分配器采用了贴片，使得电路结构简单且容易加工。2）本技术提供的3dB功率分配器将阻抗转换部分直接做在了输出端口，很大程度上减小了电路的尺寸和复杂程度。3）本技术提供的3dB功率分配器的带宽与现有技术相比得到了很大程度的提高。附图说明图1为3dB三端口功率分配器的三层结构示意图。图2为实施例1的贴片电路单元的结构示意图。图3为实施例2的贴片电路单元的结构示意图。图4为输入阻抗50欧姆转到输出阻抗150欧姆的3dB功率分配器的仿真和测试S参数的对比图。图5为输入阻抗50欧姆转到输出阻抗20欧姆的3dB功率分配器的仿真和测试S参数的对比图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本技术做进一步的阐述。实施例1本实施例提供的是输入阻抗50欧姆转到输出阻抗150欧姆的宽带3dB三端口功率分配器，如图1、图2所示，3dB功率分配器包括从上到下依次排布的三层结构：贴片电路单元、基板和金属地层。其中贴片电路单元包括漏斗形的贴片Aa、微带线Da1、微带线Da2、隔离电阻Ra、输入端口微带线Ba1、输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3、短截线Ta1和短截线Ta2；设漏斗形的贴片Aa的左侧为相对较窄的一侧，而右侧为相对较宽的一侧。贴片Aa较宽的一侧开设有整体形状呈矩状的凹槽Ma，凹槽Ma的上边缘和下边缘分别与微带线Da1、微带线Da2的一端连接，微带线Da1、微带线Da2与凹槽Ma上边缘、下边缘的连接位置呈对称的关系，微带线Da1、微带线Da2的另一端分别与隔离电阻Ra的两端连接。输入端口微带线Ba1与贴片Aa较窄的一侧连接；短截线Ta1和短截线Ta2与输入端口微带线Ba1连接且分别分布在输入端口微带线Ba1的上下两侧。输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3的一端与贴片Aa较宽的一侧连接，输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3与贴片Aa的连接处分别位于凹槽Ma的两侧。如图2所示，漏斗形的贴片Aa较窄的一侧的长度为La5，较宽的一侧的长度为La6；凹槽Ma长度为La9，宽度为Wa9。微带线Da1、微带线Da2的长度、宽度均相等，分别为La7、Wa7；隔离电阻Ra的长度为La4，宽度为Wa4，且两倍的La7加上La4的长度等于La9。微带线Da1、微带线Da2的右侧边缘距离漏斗形的贴片较宽一侧边缘的长度为La8，输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3的长度、宽度均相等，分别为La3、Wa3；输出端口微带线Ba2的下边缘、输出端口微带线Ba3的上边缘距离凹槽的距离均为La10，输入端口微带线Ba1的长度为La1，宽度为Wa1，其宽度的中心线和漏斗形贴片Aa较窄的一端的中心线重合。和输入端口Ba1并联的两条短截线Ta1、Ta2的长度和宽度相等，分别为La12、Wa12，其右侧边缘距离漏斗形贴片Aa较窄一侧的距离均为La11。本实施例中，输入端口微带线Ba1的阻抗Za1为50欧姆，输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3的阻抗Za2为150欧姆，隔离电阻Ra的阻值为250欧姆。3dB功率分配器可通过改变贴片Aa较窄一侧（La5）和较宽一侧(La6)的比值(La5/La6)来实现不同阻抗转换时的阻抗匹配，其一般规律是向高阻抗转换时比值较大，向低阻抗转换时比值较小，而相应的用来放置隔离电阻的微带线在向高阻抗转变时较窄，向低阻抗转变时较宽。且阻抗转换比较小时带宽会比阻抗转换比较大时宽。实施例2如图1、图3所示，本实施例提供的3dB功率分配器与实施例提供的3dB功率分配器的剖面结构一致，都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成阻抗变换特性的3dB功率分配器，包括从上到下依次排布的三层结构：贴片电路单元、基板和金属地层；其特征在于：所述贴片电路单元包括漏斗形的贴片Aa、微带线Da1、微带线Da2、隔离电阻Ra、输入端口微带线Ba1、输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3、短截线Ta1和短截线Ta2；设漏斗形的贴片Aa的左侧为相对较窄的一侧，而右侧为相对较宽的一侧；其中贴片Aa较宽的一侧开设有整体形状呈矩状的凹槽Ma，凹槽Ma的上边缘和下边缘分别与微带线Da1、微带线Da2的一端连接，微带线Da1、微带线Da2与凹槽Ma上边缘、下边缘的连接位置在水平方向上呈对称的关系，微带线Da1、微带线Da2的另一端分别与隔离电阻Ra的两端连接；所述输入端口微带线Ba1与贴片Aa较窄的一侧连接；短截线Ta1和短截线Ta2与输入端口微带线Ba1连接且分别分布在输入端口微带线Ba1的上下两侧；所述输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3的一端与贴片Aa较宽的一侧连接，输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3与贴片Aa的连接处分别位于凹槽Ma的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种集成阻抗变换特性的3dB功率分配器，包括从上到下依次排布的三层结构：贴片电路单元、基板和金属地层；其特征在于：所述贴片电路单元包括漏斗形的贴片Aa、微带线Da1、微带线Da2、隔离电阻Ra、输入端口微带线Ba1、输出端口微带线Ba2、输出端口微带线Ba3、短截线Ta1和短截线Ta2；设漏斗形的贴片Aa的左侧为相对较窄的一侧，而右侧为相对较宽的一侧；其中贴片Aa较宽的一侧开设有整体形状呈矩状的凹槽Ma，凹槽Ma的上边缘和下边缘分别与微带线Da1、微带线Da2的一端连接，微带线Da1、微带线Da2与凹槽Ma上边缘、下边缘的连接位置在水平方向上呈对称的关系，微带线Da1、微带线Da2的另一端分别与隔离电阻Ra的两端连接；所述输入端口微带线Ba1与贴片Aa较窄的一侧连接；短截线Ta1和短截线Ta2与输入端口微带线Ba1连接且分别分布在输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑少勇，闫莹莹，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：新型
国别省市：广东;44