[发明专利]一种四路毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器

说明书

本发明涉及一种四路毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器，包括：顶层介质板上部的金属层、顶层介质板、顶层介质板与底层介质板之间的金属地、底层介质板、底层介质板下部的金属层。顶层介质板上部的金属层用于实现4路等功率分配的功能，保证了所述功分器具有低损耗、输入阻抗匹配的优点。底层介质板下部的金属层用于实现输出端口之间的隔离功能，采用有耗LC网络代替隔离电阻，保证所述功分器具有高隔离、输出阻抗匹配的优点。本发明规避了隔离电阻在高频率、高功率场合下的缺陷，适用于毫米波无线通信系统，对现代毫米波无线通信系统的发展具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种四路毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器。

背景技术

功率分配器(功分器)是一种将输入功率分成两路或多路输出相等或不相等功率的多端口微波器件，在现代无线通信系统、成像等领域中起着至关重要的作用。为了实现电路元件间的功率合理分配，功分器必须保证输出端口之间具有良好的匹配、隔离以及幅相一致性。1960年提出的威尔金森功分器和1975 年提出的Gysel功分器是两种最经典的功分器类型，它们通过采用隔离电阻实现了良好的输入输出匹配和隔离特性。目前大部分已有的对功分器的研究，都是基于隔离电阻来实现输出端口的匹配和隔离性能。随着无线通信技术的快速发展和频率的不断提高，对于频率范围在30GHz以上的毫米波，基于表面安装技术的隔离电阻不再适用。在毫米波段，基于表面安装技术的隔离电阻内部的寄生参量将对电路性能产生巨大的影响。不仅如此，隔离电阻的功率容量小也限制了功分器在高功率场合的应用。因此，为了克服隔离电阻在高功率、高频率功分器应用中的缺陷，设计一种毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器，对现代毫米波无线通信系统的发展具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种四路毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器，它具有良好的匹配、隔离以及幅相一致性，同时具有低损耗、较宽的工作带宽，适用于毫米波无线通信系统。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于LC谐振网络的四路毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器。其具体技术方案如下：

一种四路毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器，主要包括：顶层介质板上部的金属层、顶层介质板、顶层介质板与底层介质板之间的金属地、底层介质板、底层介质板下部的金属层；其特征在于，所述顶层介质板上部的金属层包括：信号输入端、输入指数型渐变阻抗匹配线、4条传输支路、4条输出枝节阻抗匹配线和4个信号输出端；所述底层介质板下部的金属层包括：所述4 个信号输出端之间的无隔离电阻的隔离网络，隔离网络采用两个有耗LC谐振器代替隔离电阻；所述顶层介质板上部的金属层和所述底层介质板下部的金属层通过4个过孔进行连接，4个过孔穿过所述顶层介质板、顶层介质板与底层介质板之间的金属地和底层介质板。

本发明提出的四路毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器的工作原理如下：所述的顶层介质板选用低损耗基板Rogers 5880来实现功分网络，所述的底层介质板选用高损耗基板FR-4来实现隔离网络。平衡激励时，毫米波信号从信号输入端馈入，通过输入指数型渐变阻抗匹配线传输到4条传输支路，传输支路的长度为四分之波长，再经过4条输出枝节阻抗匹配线将毫米波信号传输至4 个信号输出端上，实现4路功率分配的功能；所述的输入指数型渐变阻抗匹配线和输出枝节阻抗匹配线保证了所述毫米波具有隔离特性的无隔离电阻功分器的输入输出阻抗匹配。不平衡激励时，毫米波信号从信号输出端馈入，一部分经过阻抗匹配线和传输支路输出到信号输入端，另一部分通过所述过孔输入到底层介质板下部金属层的无隔离电阻的隔离网络，隔离网络由两个基于微带技术的有耗LC谐振器实现，LC谐振器中的电容采用平行耦合电路实现，在工作频率上处于谐振状态，等效为电阻，实现输出端口之间的高隔离以及良好的输出阻抗匹配；采用两个有耗LC谐振器，并将两个谐振器产生的零点耦合起来，可有效展宽隔离带宽。