[发明专利]一种非级联任意奇数路微带功分器

说明书

技术领域

本发明涉及一种非级联任意奇数路微带功分器，属电子技术领域。

背景技术

基于平面结构的多路功分器已经在微波射频单机或TR组件设计中得到了大量使用，因此在微波射频单机或组件设计中时常需要设计基于微带电路的功分网络，将微波信号功分至若干奇数路微带电路。

传统设计方法主要有两种：一是先设计一分二的威尔金森功分器或者枝节线耦合桥，然后将其级联起来，最终将其中一路或者几路输出端口接50欧姆负载吸收掉；二是调整每一级威尔金森功分器的分配比，单独设计每一个威尔金森功分器，然后再级联。

前者一方面多浪费了一路能量，另一方面需要迭代较多级的功分器，增加了电路面积和传输损耗。后者还需要单独设计每一级的威尔金森功分器，大大增加了设计复杂度和工作量。目前也有一分三的微带功分器，但仍然需要级联才能实现基于微带结构的任意奇数路功分器。如果有一种功分器能够直接实现1分N，其中N＝3,5,7,9等等，那么就可以大大简化奇数路功分器的设计和实现方式。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种非级联任意奇数路微带功分器。

本发明的技术解决方案是：

一种非级联任意奇数路微带功分器，通过该微带功分器实现任意奇数路分配。

该微带功分器为圆环型拓扑结构，环形微带线上设置有1个输入端口与2n+1个输出端口，所有2n+2个端口均匀分布在圆周上，圆环内分布有4n个同心、同半径的扇形开路枝节线，n为正整数。

输入端口与输出端口之间以及相邻输出端口之间环形微带线的电长度为中心频率对应波长的四分之一。

输入端口和与其相邻的输出端口之间的环形微带线宽度相同，为N1，相邻输出端口之间的环形微带线宽度相同，为N2，且有N1>N2。

输入端口两侧的环形微带线特征阻抗为Z₁，输出端口之间的环形微带线特征阻抗为Z₂，

相邻两个输出端口之间的环形微带线通过两个高阻线枝节连接到中心扇形开路枝节线上，每个高阻线枝节对应一个扇形开路枝节线，每个高阻线枝节和与其临近的输出端口之间的环形微带线电长度为十六分之一波长。

扇形开路枝节线的半径为r，角度为θ：

其中，d为介质基板的厚度，∈_r为介质基板的介电常数，∈₀为真空介电常数8.854e-12F/m，f₀是工作带宽的中心频率，Z₂为输出端口之间的环形微带线特征阻抗。

输入端口的特征阻抗和输出端口的特征阻抗均为50欧姆。

一种微波射频单机，该微波射频单机上使用了如权利要求1～8中任一项所述的非级联任意奇数路微带功分器。

一种TR组件，该TR组件上使用了如权利要求1～8中任一项所述的非级联任意奇数路微带功分器。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)

本发明专利提出的任意奇数路环形功分器与传统功分器相比，无需级联，通过一次功分即可实现任意奇数路分配。传统多路奇数路功分器的设计有两种方法：一是多级功分器级联起来，最终将其中一路或者几路输出端口接50欧姆负载吸收掉；二是调整每一级功分器的分配比，单独设计每一个功分器，然后再级联。前者一方面多浪费了一路能量，另一方面需要迭代较多级的功分器，增加了电路面积和传输损耗。后者需要单独设计每一级功分器，大大增加了设计复杂度和工作量。本发明专利提出的环形功分器，采用不同阻抗圆环形微带线结构和扇形枝节线设计，通过一次功分即可实现任意奇数路分配，并有设计理论与方法，按照给出的公式即可完成设计。

(2)本发明专利提出的任意奇数路环形功分器与电阻型功分网络相比，无需阻性器件，不会给微波信号带来额外的损耗。

(3)本发明专利提出的任意奇数路环形功分器因为通过一次功分完成，所以只需要进行一次计算进行设计即可，而传统级联型的多路功分器需要完成每一级功分器的设计后再级联，所以本发明在实现方式和设计流程上更加简单易行，大大减少了设计复杂度和工作量。

附图说明

图1为本发明功分器拓扑结构示意图；

图2为本发明功分器等效电路图；

图3(a)为新型三路功分器模型，图3(b)和图3(c)为仿真结果图，

图4为传统五路功分器的设计