[发明专利]一种新型具有滤波特性的宽带功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型具有滤波特性的宽带功率分配器，确切的说是两输出端口等分的并且输出信号经过带通滤波器滤波的功率分配器，属于微波传输器件的技术领域。

背景技术

功率分配器也称为功分器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件。由于微带功分器具有结构紧凑、性能稳定、成本低和易于实现的特点，故其被广泛应用于微波前端系统的射频电路中。其主要技术参数有：功率损耗(包括插入损耗、分配损耗和反射损耗)、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、和频带宽度等。带通滤波器，是一种允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的波的器件。是微波通信系统中不可缺少的组件之一。其主要技术参数有：通带插入损耗、通带带宽、选择性和带外抑制性能。

随着无线通信技术的发展，小型化的器件设计变得越来越重要。在微波元件中，跟有源器件相比，无源器件的占用体积较大并且小型化难度较高，因此实现无源器件的小型化成为重要研究内容。最近，通过将功分器和带通滤波器的功能合成到一个器件中，即设计具有滤波特性的功率分配器，可以极大缩小器件的总的尺寸，对于微波系统的小型化具有重要意义。而且，传统的功率分配器需要通过增加级数实现宽带性能，这种方法增加了电路复杂度、电路尺寸和插入损耗。然而设计能够同时具有良好的宽带功率分配性能，又能够获得高选择性和高带外抑制性能的结构紧凑的滤波特性功率分配器的结构还很欠缺。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种性能优秀的具有滤波特性的宽带功率分配器电路原型。在功率分配方面，该电路能够实现较低的通带损耗和较好的端口匹配度，同时在非常宽的带宽范围内高输出端口的隔离度依然可以实现，这种性能在传统的功率分配器中很难获得。在滤波特性方面，该电路能够实现高选择性、高带外抑制性能、高谐波抑制能力和极宽的带宽可实现范围，从而可以使用这种电路原型设计满足不同的性能要求的器件。

为了达到上述发明的目的，本发明提供了一种基于终端加载的三导体微带耦合线结构的具有滤波特性的功率分配器。输入端口，使用50欧姆传输线连接到具有滤波特性的功率分配器的主体上，用于将输入信号引入器件；第一输出端口和第二输出端口，分别位于电路对称轴的两侧，用于输出经过滤波后的相位和幅度都相等的信号；一个三导体微带耦合线结构，中间导体的一端连接输入端口，用于将输入信号传输入器件主体。对称布置的两条不相邻的耦合线一端分别连接隔离电阻的两侧，另外一端分别连接第一输出端口和第二输出端口，用于将滤波过后的信号分别传输到两个输出端口。两条阻抗阶梯变化的微带线，分别连接在三导体微带耦合线结构的对称布置的两条不相邻的耦合线的一端，并分别于第一输出端口和第二输出端口相连接。用于功率分配器的滤波特性中的带宽调整和滤波器选择性调整。隔离电阻，在实际实现当中使用一个集总参数电阻。分别连接在三导体微带耦合线结构的对称布置的两条不相邻的耦合线的一端。用于隔离第一输出端口和第二输出端口，并且保证第一输出端口和第二输出端口上能够实现很好的阻抗匹配。

其中第一输出端口、第二输出端口、一个三导体微带耦合线结构、和两条阻抗阶梯变化的微带线都是关于对称轴对称放置的。

其中的隔离电阻的值可以采用高频结构仿真器HFSS优化方法确定其阻值，以便达到最好的隔离效果和阻抗匹配性能。

其中的三导体耦合线(4)电长度在中心频率处均为90度。其中的两条阻抗阶梯变化的微带线(5)的每个相同阻抗的微带线的电长度在中心频率处均为90度。

本发明的有益效果是：采用加载的三导体耦合线结构，实现具有滤波特性的宽带功率分配器。在功率分配特性方面，可以实现各个输入和输出端口在通带范围内具有较好的匹配性能，具有低插入损耗。并且输出端口之间能在非常宽的范围内表现出很好的隔离度。在滤波特性方面，具有极宽的带宽可实现范围、通带高选择性和优秀的带外抑制性能。这些性能可以简单地通过改变电路中的某几个参数进行调节，并最终设计出满足实际需求的器件。

附图说明

图1是本发明具有滤波特性的宽带功率分配器的电路结构图；

图2是本发明具有滤波特性的宽带功率分配器的印制板示意图；

图3是本发明不同相对带宽条件下的信号分配频率响应图；

图4是本发明实施实例的S21和S11的仿真和测试结果图；

图5是本发明实施实例的S22和S23的仿真和测试结果图；

具体实施方式