[发明专利]一种功分器的设计方法

说明书

本发明提供一种功分器的设计方法，包括以下步骤：步骤S1：根据与该功分器相连接的下级电路的输入阻抗确定功分器的输出阻抗，使两级之间达到级间阻抗匹配，省去之间的匹配电路；步骤S2：根据功分器的输出阻抗设计功分器电路结构。与现有技术相比，本发明对传统的标准功分器的做了进一步的改进和优化，输出端口的负载阻抗打破了以往标准50Ω的传统，可以根据下一级电路的输入阻抗的大小进行设置，并根据负载阻抗的变化，设计功分器的隔离电阻参数和每一级的微带线参数。本发明技术方案在功率放大器电路中更易于向下级做匹配甚至省去了到下一级电路的匹配电路，这不但减小了整个电路的复杂度，同时也降低了电路损耗和成本。

技术领域

本发明属于功分器设计领域，尤其涉及一种功分器的设计方法，能够应用于无线通信、雷达系统及天线的馈电系统等的功率放大领域。

背景技术

如今随着射频通信领域的快速发展，射频通信的宽带资源日益紧缺，宽带天线和宽带功率放大器的功能日益强大，功分器作为功率放大电路中的一个重要原件，对功分器的性能和设计要求都提出了更高的要求。

参见图1，所示为传统功率放大器的电路拓扑图，功分器是信号输入的第一道门户，是影响功率放大器性能的重要元件，随着功率放大器带宽的进一步提高，对功分器的带宽要求越来越高，由于单节型功分器的带宽比较窄，传统功分器为了实现超宽带，需要增加功分器的节数，但随着节数的增多，功分器的带宽变宽了，随之而来的问题是损耗也会随着增加，所以在功分器的节数和带宽的宽度上要有合适匹配。因此，功分器的设计和优化也越发的重要。常见的基本分配器有T型结功分器、电阻性功分器和Wilkinson功分器等。T型功分器是一个简单的三端口网络，能做功率分配或功率耦合，但是这种分配器不能同时在全部端口匹配。电阻性分配器由于包含有损耗元件，它可以制成全部端口匹配，但做不到两个输出端口的隔离，致使输出效率大大降低。基于以上种类的功分器的缺点，我们知道有耗三端口网络能制成全部端口匹配，并能在输出端口之间有隔离。与上述不同，Wilkinson功分器是这样一种网络：当输出端口匹配时，它仍具有无耗的有用特性，它只是耗散了反射功率。

另外，传统功率放大器的电路拓扑中，通常在功分器输出端和放大电路输入端之间需要设置信号匹配电路，这是因为现在一般的功分器的输入输出端都是用标准的50Ω特征阻抗进行的微带电路匹配设计，以实现功分器输出端阻抗和放大电路输入端阻抗的匹配。然而，现有技术将功分器的输出匹配阻抗严格限定为50Ω，必须进行级间匹配，这样对很多电路做下一级的匹配都比较麻烦，且对电路的设计有很大限制；同时，信号匹配电路还增加了电路复杂度，尤其是在现有超带宽的应用场合下，甚至限制了其带宽的进一步提升。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种电路复杂度低且实现方便的功分器的设计方法，打破了以往功分器的输入输出端口的匹配阻抗总是50Ω的标准阻抗的传统，通过改变功分器输入输出的阻抗直接实现级间阻抗匹配，可以省略去功分器之后的匹配电路的设计，从而大大简化了匹配电路的设计复杂度，降低了损耗，提升了效率。

为了克服现有技术存在的技术缺陷，本发明的技术方案如下：

一种功分器的设计方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据与该功分器相连接的下级电路的输入阻抗确定功分器的输出阻抗，使两级之间达到级间阻抗匹配，省去之间的匹配电路；

步骤S2：根据功分器的输出阻抗设计功分器电路结构。

作为优选的技术方案，在所述步骤S2中，功分器采用Wilkinson功分器的基本模型结构设计。

作为优选的技术方案，在所述步骤S2中，进一步包括：

通过增加Wilkinson功分器的级数来拓宽功分器的带宽。