[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

说明书

本发明公开了一种任意功分比的平衡/不平衡功分器及其设计方法，其中该平衡/不平衡功分器包括：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+和单端信号输入端口A–；所述五段分支线包括第一分支线、第二分支线、第三分支线、第四分支线和第五分支线，所述第一分支线、第二分支线、第三分支线、第四分支线和第五分支线依次首尾相连接形成闭合回路。本任意功分比的平衡/不平衡功分器具有差分信号到单端信号的转换功能、良好的共模抑止特性、理想的输入输出匹配特性以及结构紧凑的特点。

技术领域

本发明涉及一种微波功分器，尤其涉及一种任意功分比的平衡/不平衡功分器及其设计方法。

背景技术

功率分配器简称功分器，有着分离和组合信号的功能，它被广泛应用于天线馈电网络，功率放大器以及平衡混频器中。相比于Wilkinson功分器，Gysel型功分器引入了短路电阻，克服了Wilkinson功分器因为输出端口间电阻没有接地而导致其在高功率情况下散热不好的问题；此外具有反相特性的功分器因为其能够应用在如降低电流混频器的噪声系数和改善性能的平衡式电路中，而受到越来越多的关注。

随着现代无线通信系统的不断发展，对电磁通信的要求也越来越高，特别是在高灵敏度的网络中，干扰噪声对整体系统性能的影响不可忽视。平衡式结构的微波器件不仅可以降低共模信号，而且对噪声有很强的抗干扰能力，已成为通信系统中的重要组成部分。对于同时具有平衡式端口和单端端口的系统来说，使用平衡/不平衡功分器作为连接元件是十分必要的。此外，具有任意功分比的功分器更为实用，具有任意功率分配的灵活性。而传统结构的功分器，其调节功分比是通过控制传输线的特性阻抗实现的。当功分比较大时，存在高阻抗传输线，其物理实现受到加工限制，因此传统结构的功分器的功分比可实现范围有限。因此，有必要提出一种设计方法简单且可实现任意功分比的平衡/不平衡功分器。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种任意功分比的平衡/ 不平衡功分器，具体方案包括：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+和单端信号输入端口A–；

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

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

所述两段阻抗变换器包括第一阻抗变换器和第二阻抗变换器，其中所述第一阻抗变换器的一端与单端信号输入端口A+相连接、另一端连接于第一分支线与第二分支线的连接处；所述第二阻抗变换器的一端与单端信号输入端口A–相连接、另一端连接于第一分支线与第二分支线的连接处。

所述隔离电阻的一端连接于第三分支线与第四分支线的连接处、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和第二输出端口，其中所述第一输出端口连接于第二分支线与第三分支线的连接处，所述第二输出端口连接于第四分支线与第五分支线的连接处。

所述第一分支线、第二分支线、第三分支线、第四分支线和第五分支线的特性阻抗值与单端信号输入端口A+和单端信号输入端口A–的端口阻抗值相等，所述隔离电阻的电阻值与所述第一分支线的特性阻抗值相等。

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