[发明专利]一种任意功分比的平衡/不平衡功分器及其设计方法

权利要求书

1.一种任意功分比的平衡/不平衡功分器，其特征在于包括：平衡式差分信号输入端口A、五段分支线、两段阻抗变换器、隔离电阻和两个单端信号输出端口；

所述平衡式差分信号输入端口A包括单端信号输入端口A+(1)和单端信号输入端口A–(2)；

所述五段分支线包括第一分支线(3)、第二分支线(4)、第三分支线(5)、第四分支线(6)和第五分支线(7)，所述第一分支线(3)、第二分支线(4)、第三分支线(5)、第四分支线(6)和第五分支线(7)依次首尾相连接形成闭合回路；

所述第一分支线(3)、第二分支线(4)、第三分支线(5)、第四分支线(6)和第五分支线(7)的特性阻抗值相等；所述第一分支线(3)的长度为中心工作频率对应波长的二分之一；所述第二分支线(4)和第四分支线(6)的电长度相等；所述第三分支线(5)和第五分支线(7)的电长度相等；

所述两段阻抗变换器包括第一阻抗变换器(8)和第二阻抗变换器(9)，其中所述第一阻抗变换器(8)的一端与单端信号输入端口A+(1)相连接、另一端连接于第一分支线(3)与第二分支线(4)的连接处；所述第二阻抗变换器(9)的一端与单端信号输入端口A–(2)相连接、另一端连接于第一分支线(3)与第二分支线(4 )的连接处；

所述隔离电阻(10)的一端连接于第三分支线(5)与第四分支线(6)的连接处、另一端接地；

所述两个单端信号输出端口包括第一输出端口(11)和第二输出端口(12)，其中所述第一输出端口(11)连接于第二分支线(4)与第三分支线(5)的连接处，所述第二输出端口(12)连接于第四分支线(6)与第五分支线(7)的连接处；

所述第一分支线(3)、第二分支线(4)、第三分支线(5)、第四分支线(6)和第五分支线(7)的特性阻抗值与单端信号输入端口A+(1)和单端信号输入端口A–(2)的端口阻抗值相等，所述隔离电阻（10）的电阻值与所述第一分支线(3)的特性阻抗值相等；

通过调整第二分支线(4)的电长度θ₁和第三分支线(5)的电长度θ₂对该平衡/不平衡功分器进行任意功分比的调节；

求解所述电长度θ₁和θ₂对应的方程组为：

。

2.根据权利要求1所述的任意功分比的平衡/不平衡功分器，其特征在于：设该功分器的中心工作频率对应波长为λ，则第一阻抗变换器(8)和第二阻抗变换器(9)的电长度为λ/4，所述第一分支线(3)的电长度为λ/2。

3.根据权利要求2所述的任意功分比的平衡/不平衡功分器，其特征在于：设单端信号输入端口A+(1)的端口阻抗为Z₀，所述两段阻抗变换器的特性阻抗Z_T等于。

4.一种针对权利要求1-3任意一项所述任意功分比的平衡/不平衡功分器的设计方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、确定所需平衡/不平衡功分器在中心工作频率f₀处的功率分配系数k和输入输出端口阻抗Z₀；

步骤2、求解所述第二分支线(4)的电长度θ₁和第三分支线(5)的电长度θ₂；

步骤3、计算所述阻抗变换器的特性阻抗Z_T；

步骤4、将所述两段阻抗变换器和五段分支线的特性参量转化为所述任意功分比的平衡/不平衡功分器对应传输线的物理尺寸；

步骤5、基于所述物理尺寸，在电磁数值仿真软件中对所述任意功分比的平衡/不平衡功分器进行建模与优化直至满足所述任意功分比的平衡/不平衡功分器的设计技术指标要求。