[发明专利]基于复合左右手传输线的任意双频功分器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于复合左右手传输线的任意双频Wilkinson功分器。

背景技术

基于现代无线通信的双频标准，为减少系统中的器件数目，要求所使用的器件应尽量满足双频工作的要求。Wilkinson功分器在通信系统中经常被用来对天线进行馈电，但传统的Wilkinson功分器只能工作在基频和它的奇次谐波频率下，而目前的GSM无线通信通常使用的是900M和1800M两个工作频段，因此传统的Wilkinson功分器已不能满足现代通信的需要。

传统的Wilkinson功分器结构如图1，图1中Z₀为端口特性阻抗，Z₁为分支线特性阻抗，R＝2Z₀为隔离电阻。分支线特性阻抗为线长为λ_g/4。这种情况下的功分器能将从1口输入的功率从2、3口等分输出，并且能满足在工作频率下，三个口均有很好的匹配，且两个输出口之间相互隔离。另外，如果将2、3口作为输入，1口作为输出，这种情况下可以当作功率合成器来使用。但是，这种λ_g/4支节的功分器只能工作在基频和它的奇次谐波频率下，其中Z1=2Z0,]]>隔离电阻R＝2Z₀。即图2中RH曲线所示的相移90度和270度所对应的频率，分别为f₁、3f₁。

为克服传统功分器只能奇次倍频工作的缺点，Lei Wu等人在文献[1](Lei Wu，Zengguang Sun，Hayattin Yilmaz，and Manfred Berroth，“ADual-Frequency Wilkinson Power Divider”，IEEE TRANSACTIONS ONMICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES，to be published)中基于双节阻抗变换提出了一种能工作在任意双频下的新型Wilkinson功分器，可以满足现代通信的双频要求。但是这种结构需要将原来的λ_g/4支节线变成两个特性阻抗不同的支节的串联，其总长度大于λ_g/4，因此这种结构的双频特性是以牺牲器件的结构紧凑特性为代价的，这也与现代通信系统的小型化趋势相违背。

另一方面，自2000年Smith等人制作出介电常数和磁导率均为负的人工左手材料^[2](D R Smith，Willie J Padilla，Vier D C，et al..Composite Medium withSimultaneously Negative Permeability and Permittivity.Phys.Rev.Lett.，2000，84：4184～4187.)，并用实验证明负折射现象的存在以来^[3](Shelby R A，Smith D R，Schultz S.Experimental Verification of a Negative Index of Refraction.Science，2001，292：77～79.)，左手材料越来越受到世界各地研究小组的关注。但这种左手材料是基于谐振结构，其较大的衰减和较窄的带宽限制了它在微波领域的应用。