微波一分n功率分配器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微波一分N功率分配器，尤其涉及一种基于理想倒相器的、具有 C是个或个接地电阻的、具有同相输出或反相输出两种形式的宽带大功率同相（反相） 微波任意功分比一分N功分器。
【背景技术】
[0002] 微波功率分配器是微波电路与系统中的基本元件之一，广泛用于微波功率放大、 微波混频、天线阵馈电等电路及系统中。经典的微波功率分配器分为威尔金森功率分配器 和智塞尔（Gysel)功率分配器两种，都可实现一分N的同相任意功率分配比的功率分配。反 相功率分配广泛用于差分天线馈电及推挽式放大器等电路中，对应功率分配电路需要特殊 的设计才能满足反相输出的要求。
[0003] 现有技术状况的局限性在于：威尔金森功率分配器的接地电阻需跨接在两条导线 上，没有接地端，因而不能适用大功率场合；另一方面，其宽带设计必须要多级级联，导致电 路尺寸增大。Gysel功率分配器的接地电阻可W通过等特性阻抗的传输线引到电路板边缘， 采用大功率接地负载实现，因而可适用于高功率场合，其宽带设计也需多级级联，而且其接 地电阻数目为威尔金森功率分配器的接地电阻数目的两倍。该两种经典的功率分配器都是 同相功率输出，宽带结构复杂。而对于反相功率输出需要特殊的电路设计形式。经典电路 设计复杂。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种基于理想倒相器微波任意功分比一分N功分器，该分配器具有P 个接地电阻和N个输出端，其中
[000引将特性阻抗为Z。的和端口N+1，分成电长度均为2 0、特性阻抗分别为Z1、、......Zw的并行的N条支线传输线Z1，2 0、Z2, 2 0......Zw, 2e，其中2 0 = 90度；
[0006] N条支线传输线的输入端都与和端口N+1相连，N条支线传输线的输出端分别作为 N个功率分配输出端口；
[0007] N个功率分配输出端口之间俩俩通过长度均为2 0的两条传输线连接，该两条传 输线的特性阻抗值分别为对应端口所属支路的特性阻抗值，其中与端口K直接连接的传输 线必须不是端口K所属支路的那条传输线，1《K《N;并且
[0008] 在两条传输线之间串联一个隔离网络。
[0009] 在本发明的一个实施例中，P=巧，分配器N个输出端皆为同相输出，并且
[0010] 隔离网络为n型网络，其由一个理想倒相器PI和两个接地电阻组成，两个接地电 阻阻值都为2R，分别连接在理想倒相器PI的两个端点和地之间，其中2R= 2Z。;两条传输 线分别连接至n型网络的理想倒相器PI的两端。
[0011] 在本发明的另一个实施例中，P=C是/ 2，分配器N个输出端皆为同相输出，并且
[0012] 隔离网络为L型网络，其由一个理想倒相器PI和一个接地电阻组成，接地电阻阻 值为R，接在理想倒相器PI的其中任一端与地之间，其中R=Z。;两条传输线分别连接至L型网络的理想倒相器PI的两端。
[001引在本发明的又一个实施例中，P=C支/ 2,分配器具有M个反相输出端口，其他N-M个输出为同相输出端口，其中
[0014] M条支线传输线的输出端分别连接一个理想倒相器PI后，作为一分N功率分配器 的反相输出端口，因此反相输出端口共有M个，1《M《N/2-1 ;其他N-M条支线传输线的输 出端作为一分N功率分配器的同相输出端口，因此同相输出端口共有N-M个；
[0015] N-M个同相输出端口间俩俩通过长度均为2 9的两条传输线连接，该两条传输线 的特性阻抗值分别为对应端口所属支路的特性阻抗值，其中与N-M个同相输出端口之一的 端口Kl直接连接的传输线必须不是端口Kl所属支路的那条传输线，1《Kl《N-M;两传输 线之间串联的隔离网络为L型网络止型网络由一个理想倒相器PI和一个接地电阻组成， 接地电阻阻值为R，接在理想倒相器PI的其中任一端与地之间，其中R=Z。;两条传输线分 别连接至L型网络的理想倒相器PI的两端；
[0016] M个反相输出端口间俩俩通过长度均为2 9的两条传输线连接，该两条传输线的 特性阻抗值分别为对应端口所属支路的特性阻抗值，其中与M个反相输出端口之一的端口 K2直接连接的传输线必须不是端口K2所属支路的那条传输线，1《K2《M;两传输线之间 串联的隔离网络为L型网络；L型网络由一个理想倒相器PI和一个接地电阻组成，接地电 阻阻值为R，接在理想倒相器PI的其中任一端与地之间，其中R=Z。;两条传输线分别连接 至L型网络的理想倒相器PI的两端；
[0017]M个反相输出端口的任一个与N-M个同相输出端口的任一个之间，通过两个长 度均为2 0的两条传输线连接，该两条传输线的特性阻抗值分别为对应端口所属支路的 特性阻抗值，其中与端口K3直接连接的传输线必须不是端口K3所属支路的那条传输线， 1《K3《M;-个阻值为R的电阻连接在两传输线连接点与地之间作为隔离网络，其中R= Zqo
[0018] 本发明的微波一分N功率分配器，假设一分N功分器各输出端口功分比为 6 :巧：...Pw= 1:Af: 4:2 : ...*是，则各结构参数计算如下
[0022] 及
[0023]R=Zo(4)
[0024] 式（1)、似、（3)中P M为中屯、频点最大驻波比，P1。
[0025] 本发明提供的微波任意功分比一分N功分器可W提供全部同相、部分同相部分反 相的功率输出，隔离电阻数量与现有技术相比大量减少，并且特别适合宽带大功率的应用 场合。
【附图说明】
[0026] 图1示出本发明提出的基于理想倒相器的、具有C方个接地电阻的、同相输出的宽 带大功率微波任意功分比一分N功分器的结构；
[0027] 图2示出图1所述任意功分比一分N功分器的一个实施例，一分=功分器，该实施 例基于理想倒相器，具有6个接地电阻，同相输出的功分比为1 : 1 : 4。其中，图2(a)为 电路结构，图2化）为回波损耗频响曲线，图2 (C)为传输特性频响曲线，图2 (d)为隔离特性 频响曲线；
[0028] 图3示出本发明提出的基于理想倒相器的、具有C;/2个接地电阻的、同相输出的 宽带大功率微波任意功分比一分N功分器的结构；
[0029] 图4示出基于理想倒相器的L型网络和n型网络的等价性；
[0030] 图5示出图3所述任意功分比一分N功分器的一个实施例，一分=功分器，该实施 例基于理想倒相器，具有3个接地电阻，同相输出的功分比为1 : 1 : 4。其中，图5(a)为 电路结构，图5(b)为回波损耗频响曲线，图5(c)为传输特性频响曲线，图5(d)为隔离特性 频响曲线；
[0031] 图6示出本发明提出的基于理想倒相器的、具有C是/2个接地电阻的、反相输出的 宽带大功率微波任意功分比一分N功分器的结构；
[0032] 图7示出图6所述任意功分比一分N功分器的一个实施例，一分=功分器，该实施 例基于理想倒相器，具有3个接地电阻，反相输出的功分比为1 : 1 : 4。其中，图7(a)为 电路结构，图7(b)为回波损耗频响曲线，图7(c)为传输特性频响曲线，图7(d)为隔离特性 频响曲线，图7(e)为反相传输特性频响曲线。
【具体实施方式】
[0033] 现结合附图对本发明提出的宽带大功率同相（反相）微波任意功分比的一分N功 率分配器做进一步描述。
[0034] 如图1所示为本发明提出的基于理想倒相器的、具有C又个接地电阻的、同相输出 的宽带大功率微波任意功分比一分N功分器的结构，其中每个接地电阻阻值为2R。接地电 阻接地，适用于大功率场合。将特性阻抗为Z。的和端口N+1，分成电长度均为2 0 (2 0 = 90度）、特性阻抗分别为Zi、Z2......Zw的并行的N条支线传输线（图中记为Z1，2 0、Z2， 2 9......Zw，2e)，N条支线传输线的输入端都与和端口N+1相连，N条支线传输线的输出 端分别作为N个功率分配输出端口，即端口 1、端口 2.......端口N。端口 1至端口N间俩 俩通过长度均为2 0 (2 0 = 90度）、特性阻抗分别为对应支路特性阻抗值的传输线连接， 且在两传输线之间串联一个n型网络，n型网络由一个理想倒相器PI和两个接地电阻组 成，两个接地电阻阻值都为2R蚀=2Z。），分别连接在理想倒相器PI的两个端点和地之间。 两条传输线分别连接至n型网络的理想倒相器PI的两端。例如，功率输出端口 1至端口 3间连接的两条传输线电长度均为2 0 (2 0 = 90度），端口 1连接传输线特性阻抗为而、端 口 3连接传输线特性阻抗为Zi,两传输线间串联n型网络，如上所述。
[0035] 结构参数由N条分支线的特性阻抗、个接地电阻阻值确定。假设一分N功分器 各输出端口功分比为巧：6 :巧：...fw= 1:片：: 别寸，各结构参数按下式设计：
[0039]及
[0040]R=Zo(4)
[OOW式（1)、似、（3)中PM为中屯、频点最大驻波比（P1)。
[004引如当N= 3、Pi:P2 :P3= 1 : 1 : 4、PM= 1. 5、Z0=IOOQ时，有
，六个接地电阻阻值2R= 22。=1000。电路 结构图如图2(a)所示，反射特性频率响应曲线如图2(b)所示，传输特性频率响应曲线如图 2(c)所示，隔离特性频率响应曲线如图2(d)所示。可W看出，一分王功分器回波损耗大于 10地的带宽达84%，实现了不等分功率分配，带内隔离度大于23地。
[0043] 如图3所示为本发明提出的基于理想倒相器的、具有C^2个接地电阻的、同相输 出的宽带大功率微波任意功分比一分N功分器的结构。接地电阻R接地，适用于大功率场 合。其接地电阻数目是图1所示结构的一半。将特性阻抗为Z。的和端口N+1，分成电长度 均为2 0 (2 0 = 90度）、特性阻抗分别为Zi、Z2......Zw的并行的N条支线传输线（图中记 为Zi,2e、Z2,2e......Zw,2e)，N条支线传输线的输入端都与和端口N+1相连，N条支线 传输线的输出端分别作为N个功率分配输出端口，即端口 1、端口 2.......端口N。端口 1 至端口N间俩俩通过长度均为2 0