[发明专利]一种低频率微带功分器和耦合桥的小型化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低频率微带功分器和耦合桥的小型化设计方法，属于微波设计领域。

背景技术

现有微波产品中大量使用了基于各种介质的微带功分器、耦合桥。这些电路在频率较低时，均有较长的高阻或低阻微带线。例如一个设计在Rogers5880介质基板上的2.4GHz等分威尔金森功分器，其两臂物理长度约为22.8mm，长度较长。因此造成了这些低频率微带功分器、耦合桥物理尺寸较大。减小其微带电路的尺寸可以有效实现微波单机产品小型化，传统方法是通过绕蛇形线的方法减小物理尺寸，但减小有限，并且容易产生寄生耦合。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种低频率微带功分器和耦合桥的小型化设计方法，本发明通过由插指电容、高阻微带线以及端口匹配微带线构成的特殊微带结构替代低频率微带功分器和耦合桥中的高阻或低阻微带线，可以在不改变原有电性能的基础上有效减少低频率功分器、耦合桥尺寸，从而实现这些微带电路的小型化设计，并且不增加成本且设计灵活。

本发明技术解决方案：

一种低频率微带功分器和耦合桥的小型化设计方法，包括步骤如下：

(1)将低频率微带功分器和耦合桥中的高阻或低阻微带线的参数提取出来，所述参数包括特征阻抗特性参数和相位特性参数；

(2)利用由插指电容、高阻微带线以及端口匹配微带线构成的特殊微带结构替代低频率微带功分器和耦合桥中的高阻或低阻微带线；

(3)利用步骤(1)所提取的相位参数除以步骤(2)中的特殊微带结构的相位特性，确定使用几级所述特殊微带结构；

(4)将确定好的一级或几级所述特殊微带结构级联，替换原高阻或者低阻微带线，得到新的小型化微带功分器、耦合桥。

所述步骤(2)中的特殊微带结构由两个插指电容、高阻微带线以及两端的端口匹配微带线构成。

所述插指电容一端接在射频通路上，另一端通过过孔接地，两个插指电容之间串联高阻微带线，两端各接一段端口匹配微带线

所述特殊微带结构的特征阻抗参数与原高阻或者低阻微带线相同，其相位等于工作频段所对应波长的四分之一。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明中的设计方法得到的微带功分器、耦合桥与传统功分器、耦合桥相比，其尺寸远小于传统功分器、耦合桥，本发明经大量实物验证与测试，在满足原有电性能的基础上，与传统功分器、耦合桥相比，能够节省面积约35％以上，采用本发明来设计微波电路可以大大减小整个微波产品的尺寸。

(2)本发明中的设计方法具有通用性。由于本发明采用的方法是利用特殊微带结构替代较长微带线，所以对于微带功分器、耦合桥以及其中含有较长固定相位微带线的微带电路均适用；并且无论其中微带线的特征阻抗为多少，本发明也都适用。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明基于FR4材料的2.4GHz威尔金森功分器；

图3为本发明2.4GHz威尔金森功分器的测试结果；

图4为本发明基于RO4003C的1.34GHz分支线桥；

图5为本发明1.34GHz分支线桥的测试结果。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

常见的微带功分器和耦合桥主要包括威尔金森功分器和分支线耦合桥等，这些电路中均有固定相位的低阻或者高阻微带线，这些固定相位的低阻或者高阻微带线在低频率下尺寸较长，采用本发明替代这些微带线可以明显减小其尺寸。

如图1所示，本发明一种低频率微带功分器和耦合桥的小型化设计方法，包括步骤如下：

(1)将低频率微带功分器和耦合桥中的高阻或低阻微带线的参数提取出来，所述参数包括特征阻抗特性参数和相位特性参数；例如在等分威尔金森功分器中就有两根四分之一波长的70.7欧姆微带线，在分支线耦合桥中有两根四分之一波长的50欧姆微带线和两根四分之一波长的35.4欧姆微带线。

(2)利用由插指电容、高阻微带线以及端口匹配微带线构成的特殊微带结构替代低频率微带功分器和耦合桥中的高阻或低阻微带线；

(3)利用步骤(1)所提取的相位参数除以步骤(2)中的特殊微带结构的相位特性，确定使用几级所述特殊微带结构；

(4)将确定好的一级或几级所述特殊微带结构级联，替换原高阻或者低阻微带线，得到新的小型化微带功分器、耦合桥。

所述步骤(2)中的特殊微带结构由两个插指电容、高阻微带线以及两端的端口匹配微带线构成。