专利名称：一分四宽带功分器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微波工程技术领域，特别是微波传输时用于功率分配的一分四宽带功分器。
背景技术：
功分器/合成器是微波技术领域一种功率分配与合成元件，广泛用于闭路电视、通信系统和超视距雷达等微波领域的馈线系统中。随着现代电子技术的发展，器件的小型化和宽频带受到了很大的重视。宽频带小型化功分器件的研制，一方面可以减小不必要的波段转换元件，满足宽频带整机的要求，既降低成本又利于整机性能改善，同时，系统设计仅需要较少数量的器件，甚至一个器件就可以全部覆盖整个频段。此外，在功率分配-合成器的技术指标上，功率分配元件的分离端必须具有较高的隔离度才能避免不同通道之间的 干扰。目前，在频率为IGHz以上的微波频段，广泛使用分布参数的功分器，它的使用较为成熟。而在低频段，常用有耗元件组成的电阻式集总参数功分-合成器，它损耗较大且分支通道之间的隔离度有限。在低频和微波之间的频段，如1-lOOOMHz，无论是基于集总参数还是分布参数，现有功分器的体积和带宽都不同程度的遇到很多限制。由于存在传输线的长度与工作波长可比拟的限制，当工作频率较低时，导致器件的尺寸很大，且成本较高。其次，器件的尺寸一定时，其相对带宽比较窄，即使采用四分之一波长传输线段级联获得宽频带的阻抗变换，也将导致器件尺寸的变大，而且性能变差，展宽频带效果有限。此外，现有的功率分配-合成器在IG以下的频段，输入端的电压驻波系数和各通道之间的隔离度等很难达到较好的指标，例如全频段隔离度大于20dB。综上所述，现有IGHz频段以下功率分配-合成器很难同时达到体积小，频带宽，以及隔离度高等综合指标良好的目的，需要一种一分四功分器(删除)。传统的一分四功分器采用三个二功分器组成，如图1，也就是一个二功分器后再接两个二功分器。由于每个二功分器中都有阻抗变换变压器，因此，传统的一分四功分器中共有Tl、T2、T3三个阻抗变换变压器和三个功分电路，结构冗余且加工繁琐。
实用新型内容针对目前低频到微波波段之间功分器-合成器存在的体积大，频带窄，隔离度低的各种问题，本实用新型的目的是提供一种具有传输线变压器结构的在lMHz-500MHz范围内具有电压驻波比低，插入损耗小，输出端隔离度高的优点的一分四宽带功率分配-合成器。本实用新型的技术方案如下一分四宽带功分器，包括四组传输线变压器绕组，其特征在于所述的绕组分别为一个4 :1阻抗变换器、一个低阻抗一分二功分器、两个高阻抗一分二功分器，所述低阻抗一分二功分器、高阻抗一分二功分器的两个信号分离端分别跨接一个平衡电阻，所述4 :1阻抗变换器的信号输出端并联连接一个高频补偿电容元件，4 1阻抗变换器的信号输出端同时作为低阻抗二功分电路的信号输入端，所述低阻一分二功分器的两个信号分离端也分别连接一个电容元件，电容的另一端接地，低阻抗一分二功分器的两个信号分离端同时分别作为两个高阻抗二功分电路的信号输入端。所述的一分四宽带功分器，其特征在于所述的四组传输线变压器绕组均采用两根扭绞细漆包线绕制在软磁铁氧体磁芯上。本实用新型的工作原理是4 1阻抗变换器，将输入阻抗RO变换为R0/4 ;低阻抗一分二功分器作为双线并绕的二功分电路，将输入信号功率分成相等的两路输出，阻抗从R0/4变为R0/2 ;两个高阻抗一分二功分器，将低阻抗一分二功分器的两路输出变为四路输出，阻抗从R0/2变为R0，完成输入和输出阻抗的匹配。平衡电阻Rabl、Rab2、Rab3用来使各自的二功分器的输出端达到较高隔离度。本实用新型的优点是本实用新型在lMHz-500MHz范围内具有电压驻波比低，插入损耗小，输出端隔离度高的优点，同时结构紧凑，相对体积小，可以在很宽频带内完成信 号的分路与合路。本实用新型仅用一个阻抗变换变压器和三个二功分电路即可完成一分四路功分器的设计，简化了结构，并降低了成本。
图I为现有一分四功分器的原理图。图2为本实用新型一分四功分器的原理图。图3为本实用新型一个实施例的一个分离端插入损耗(曲线A)和输入端回波损耗(曲线B)的测量结果曲线图。
具体实施方式
如图2，一分四宽带功分器，包括四组传输线变压器绕组，分别为一个4 :1阻抗变换器T4、一个低阻抗一分二功分器T3、两个高阻抗一分二功分器Tl、T2,所述低阻抗一分二功分器T3、高阻抗一分二功分器Tl、T2的两个信号分离端分别跨接一个平衡电阻Rab3、Rabl、Rab2，4 :1阻抗变换器T4的信号输出端并联连接一个高频补偿电容元件C3，4 1阻抗变换器T4的信号输出端同时作为低阻抗二功分电路T3的信号输入端,低阻一分二功分器T3的两个信号分离端也分别连接一个电容元件Cl、C2，电容C1、C2、C3的另一端接地，低阻抗一分二功分器T3的两个信号分离端同时分别作为两个高阻抗二功分电路Tl、T2的信号输入端。4:1阻抗变换器T4将输入阻抗RO变换为R0/4，信号从I脚输入，4脚接地，2脚和3脚相连并且并连一电容元件C3接地，同时作为信号输出端，后面连接低阻抗一分二功分器T3的I脚,作为低阻抗一分二功分器T3的信号输入端。低阻抗一分二功分器T3的的I脚与4脚相连同时作为信号输入端，2脚和3脚分别作为两个信号输出的分离端，将输入信号功率分成相等的两路输出，阻抗从R0/4变为R0/2，两个分离端分别连接一个电容元件C1、C2接地，且两分离端中间跨接一个平衡电阻Rab3。作为信号输出端的2脚和3脚后面各直接连接另外两组高阻抗一分二功分器T1、T2，从而总共变成四路输出。[0018]两个高阻抗一分二功分器T1、T2结构和低阻抗一分二功分器T3结构相似，I脚与4脚相连同时作为信号输入端，2脚和3脚分别作为两个信号输出的分离端，分离端中间跨接另外一个平衡电阻Rabl、Rab2，其阻值与低阻抗功分电路分离端的平衡电阻Rab3不同，约为其2倍。高阻抗一分二功分器Tl、T2将低阻抗一分二功分器T3的两路输出变为四路输出，阻抗从R0/2变为RO，完成输入和输出阻抗的匹配。本实用新型作为功分器使用中，信号从Sum端输入，最终信号从A、B、C、D四个分离端口输出；作为合成器使用时，信号从A、B、C、D四个端口同时同相输入，最终信号从Sum端口合成输出。传输线变压器的绕制方法，所有传输线变压器绕组均采用双线并饶的方式。首先把两根细漆包线互相扭绞在一起，然后一起在软磁铁氧体磁芯上穿过内孔绕制2至3匝，绕线前一端的引脚序号为1、3，绕线后两根线对应的引脚序号分别为2、4。所述磁芯是高导磁率，低截止频率的软磁铁氧体磁芯，可以是环形磁芯或者双孔磁环。磁芯的作用在于增大线圈的电感量，减少损耗和改变高频传输特性，从而提高隔离度。 本实用新型可以加工制作在印制电路板上，达到性能稳定，美观，尺寸小的目的。同时，本实用新型可以在四分配器的基础上用本实用新型作为基本元件组合成不同的分配路数，如采用级联的方式得到I分8、I分16，I分32等结构的功率分配-合成器。采用本实用新型的方法实施加工的四功分器，采用SMA接头，利用矢量网络分析仪经过测试证明，其插入损耗在l-500MHz最大约为0. 9dB,均小于IdB,合成端输入电压驻波比小于I. 2，分离端隔离度均大于25dB，输出端幅度不平衡度小于0. 3dB，相位不平衡度小于4度，正方形盒体尺寸只有32mm*32mm，体积很小。充分证明了本实用新型的有效性，成品率很闻。本实用新型可以广泛应用于各种闭路电视、通信系统和超视距雷达等射频系统，作为一种工作可靠的功率分配-合成器，完成功率分配、相加等运算。本实用新型仅用一个阻抗变换变压器和三个功分电路即可完成一分四路功分器的设计，简化了结构，并降低了成本，具有带宽大、结构紧凑、体积小，微波性能稳定，维护调试方便的优点，成品率高，适宜于批量化生产。
权利要求1.一种一分四宽带功分器，包括四组传输线变压器绕组，其特征在于所述的绕组分别为一个4 :1阻抗变换器、一个低阻抗一分二功分器、两个高阻抗一分二功分器，所述低阻抗一分二功分器、高阻抗一分二功分器的两个信号分离端分别跨接一个平衡电阻，所述4: I阻抗变换器的信号输出端并联连接一个高频补偿电容元件，4 1阻抗变换器的信号输出端同时作为低阻抗二功分电路的信号输入端，所述低阻抗一分二功分器的两个信号分离端也分别连接一个电容元件，电容的另一端接地，低阻抗一分二功分器的两个信号分离端同时分别作为两个高阻抗二功分电路的信号输入端。
2.根据权利要求I所述的一分四宽带功分器，其特征在于所述的四组传输线变压器绕组均采用两根扭绞细漆包线绕制在软磁铁氧体磁芯上。
专利摘要本实用新型公开了一种一分四宽带功分器，包括四组传输线变压器绕组，分别为一个41阻抗变换器、一个低阻抗一分二功分器、两个高阻抗一分二功分器，所述低阻抗一分二功分器、高阻抗一分二功分器的两个信号分离端分别跨接一个平衡电阻，41阻抗变换器的信号输出端并联连接一个高频补偿电容元件，41阻抗变换器的信号输出端同时作为低阻抗二功分电路的信号输入端，低阻一分二功分器的两个信号分离端也分别连接一个电容元件，电容的另一端接地，低阻抗一分二功分器的两个信号分离端同时分别作为两个高阻抗二功分电路的信号输入端。本实用新型在1MHz-500MHz范围内具有电压驻波比低，插入损耗小，输出端隔离度高的优点，同时结构紧凑，相对体积小，并降低了成本。
文档编号H01P5/19GK202474173SQ20122001101
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者刘甫坤, 单家方, 程敏, 贾华 申请人:中国科学院等离子体物理研究所