[发明专利]具有频率选择功能的合路宽带功分器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种具有频率选择功能的合路宽带功分器及其设计方法，该方法包括设计功分器；设计第一频率选择滤波器和第二频率选择滤波器；将第一频率选择滤波器、第二频率选择滤波器与功分器对接，对接时将靠近第一频率选择滤波器输出端的谐振微带传输线和靠近第二频率选择滤波器输出端的谐振微带传输线删除、在第一频率选择滤波器和第二频率选择滤波器与功分器之间添加一微带传输线，得到频率选择合路宽带功分器模型；对频率选择合路宽带功分器模型进行调试和仿真，得到最终的频率选择合路宽带功分器模型。本发明通过添加的微带传输线进行滤波器谐振、滤波器与功分器之间的阻抗匹配，降低了调试难度，减少了电路尺寸和损耗。

技术领域

本发明属于功分器设计技术领域，尤其涉及一种具有频率选择功能的合路宽带功分器及其设计方法。

背景技术

随着科技的进步，无线通信和雷达系统得到了更广泛的应用，对射频电路要求也越来越高。在射频微波电路中，功分器即功率分配器，是将信号的功率分成两路或者多路的器件，根据输出端口的功率大小可分为等分或者不等分功率分配器，将功分器反向使用是合路器。超宽带技术因其隐蔽性好，传输速率高，空间容量大等优良性能，在微波系统中有着广阔的应用前景，所以对功分器也有着超宽带的需求，同时随着需求的增多，很多射频电路对超宽带功分器还增加了在其带宽内进行频率选择的需求。

按照常规设计，要满足在功分器的使用带宽内进行频率选择然后合路再功分的需求(即称为频率选择合路宽带功分器)，一般就是将两个满足使用要求的、相同的功分器的输入端相连，再在电路中的合路器前端或者功分器后端接上频率选择的滤波器，这样设计确实可以满足需求，但是随之会产生以下几个问题：

(1)损耗过大：由于引入功分器(大于3dB)和合路器(大于3dB)的基础损耗，加上滤波器的损耗，这样整个系统损耗不可能小于6dB；

(2)尺寸过大：增加了滤波器+合路器+功分器的尺寸；

(3)阻抗匹配方面调试难度较大，需要将滤波器、功分器、合路器分开调试好之后，再合并进行调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有频率选择功能的合路宽带功分器及其设计方法，以解决传统频率选择宽带合路功分器存在损耗过大、尺寸过大以及阻抗匹配调试难度大的问题。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种具有频率选择功能的合路宽带功分器的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：

根据工作频率范围和通带带宽要求设计功分器；

设计第一频率选择滤波器和第二频率选择滤波器，使其在所述工作频率范围内性能良好；

将所述第一频率选择滤波器的输出端、第二频率选择滤波器的输出端与所述功分器的输入端对接，且在对接时将所述第一频率选择滤波器中靠近第一频率选择滤波器输出端的谐振微带传输线删除、将所述第二频率选择滤波器中靠近第二频率选择滤波器输出端的谐振微带传输线删除、在所述第一频率选择滤波器和第二频率选择滤波器的输出端与所述功分器的输入端之间添加一与该对接处并联的微带传输线，得到频率选择合路宽带功分器模型；

对所述频率选择合路宽带功分器模型进行调试和仿真，得到最终的频率选择合路宽带功分器模型。

进一步地，所述根据工作频率范围和通带带宽要求设计功分器的具体实现过程包括：

确定阻抗变换线的节数，并采用偶模电路设计法确定每节阻抗变换线的阻抗和电长度；

采用奇模电路设计法确定每节阻抗变换线需添加的隔离电阻的阻值；

构建功分器电路原理图，将每节阻抗变换线的阻抗和电长度、隔离电阻的阻值代入到所述功分器电路原理图中，对所述功分器电路原理图进行验证；

当验证通过后，根据每节阻抗变换线的阻抗和电长度计算出对应节四分之一波长阻抗变换线的线长和线宽；