[发明专利]双频威尔金森功分器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波通讯中的功分器，特别涉及一种双频威尔金森功分器。

背景技术

在全球移动通信系统(Global system formobilecommunications，GSM)、全球定位系统(Globalposi-tioning system，GPS)等现代通信系统中，为了充分利用频谱资源和提高信号传输速率，双频以及多频通信电路的应用日益普遍。功分器是通信系统关键部件之一，但传统的Wilkinson功分器只能工作在指定的频率或其奇次谐波处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种体积小、利用开路微带线精确实现阻抗的双频威尔金森功分器。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种双频威尔金森功分器，采用两节传输线实现阻抗变换，两节传输线的特征阻抗分别为Z1、Z2；两个输出端口之间有隔离电阻R，在两个输出端口分别并联一段开路微带线，其特征阻抗为Z3。本发明在输出端口分别并联一段开路微带线的方法提高了隔离度，利用开路微带线精确实现所需电抗。

本发明的优越功效在于：

1)体积小巧；

2)双频工作；

3)利用开路微带线精确实现所需电抗，运用奇-偶模分析和双频分析推导出了该双频功分器的解析设计公式，因此设计精确；

4)在任意的两个或者多个频段同时工作的功分器件，不仅有效减小电路体积，并且降低插损、改善噪声特性。

附图说明

图1为本发明的原理电路方框图；

图2是剖开图1电路获得的奇模电路；

图3是剖开图1电路获得的偶模电路；

图4是本发明的版图。

具体实施方式

以一个工作频率为2.0GHz和4·2GHz的双频威尔金森微带功分器的实例来具体说明本发明。

本发明采用一个工作频率为2.0GHz和4.2GHz的双频威尔金森微带功分器，采用两节传输线实现阻抗变换。两段传输线的特征阻抗分别为Z1、Z2，对应的长度为l1、l2；两输出端口2和3之间为隔离电阻R，并且在输出端口处分别并联一段开路微带线，其特征阻抗为Z3，长度为l3。两个工作频率分别为f1、f2(f2＝m f1，m为大于1的正实数)。采用介电常数为4.4的FR-4介质板，其厚度为1.0mm。根据上述参数，最终制作的双频Wilkinson微带功分器实物结构尺寸为27mm×37mm。

本发明采用奇-偶模分析和双频分析，导出本发明的电路参数，分别说明如下：

1)奇模分析时，根据电路的对称性，可以把图1的电路剖开获得如图2所示的奇模电路。其中：β1是频率为f1时传输线的传播常数，β1l为其在该频率下的电角度。

根据经典奇-偶模分析结果，威尔金森功分器同时具有良好的功率传输、匹配和隔离特性的充分必要条件是其奇模输入阻抗、偶模输入阻抗与端口阻抗相等。据此，本文所提出的新型功分器需满足的设计要求如下：

1/ZO＝1/ZB+1/ZC+2/R                                       (1)

ZA＝jZ1tan β1l                                           (2)

ZB＝Z2(ZA+jZ2tan β1l)/(Z2+jZAtan β1l)                   (3)

ZC＝Z3/(jtan β1l3)                                       (4)

将式(2)、(3)、(4)代入式(1)，采用实部与虚部对应相等的方法整理得到下面两个等式

R＝2ZO                                                    (5)

Z2-Z1tan2β1l(Z1+Z2)tanβ1l＝Z2tan β1l3Z3                (6)

2)偶模分析时，偶模输入阻抗如图3所示。采用与奇模分析相类似的思路推导出如下两个等式

2z20z21+[z21(z1+z2)2-4z20z1(z1+2z2)]tan21l+

2z20(2z22-z21)tan4β1l＝0                                 (7)

(z1+z2)[z1z2(z1-4z20)+(4z20z2-z31)tan2β1l]·