一种小型化不等分威尔金森功率分配器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及功率分配器，具体设及一种小型化不等分威尔金森功率分配器。
【背景技术】
[0002] 功率分配器在现代无线系统中，特别是天线阵列和功率组合网络中承担着重要的 组成部分。如今，在无线系统中，紧凑的尺寸有着更多的需求。因此，它的组成部分之一，功 率分配器也相应需要小型化。目前，海内外很多学者基于运方面展开了许多研究。
[0003] 传统的威尔金森功率分配器由多个不同特征阻抗的四分之一波长线（基于设计 频率）组成。但是，运个面积在许多应用上需要减小。通常，利用W下两种方式来减小 面积：一、基于新的制造技术和新型材料，例如低溫共烧陶瓷和多层液晶聚合物基板；二 使用新型的设计技术，例如慢波结构，折叠或禪合结构，高低阻抗谐振单元，非均匀传输 线，电磁隙单元，不对称缺陷接地结构，合成左右手传输线修饰的恒定电导型传输线的阻 抗变压器等。此外，通过向传输线嵌入电感或使用容性负载，也能够减小威尔金森功率分 配器的尺寸C在文献"Comp曰Ct and harmonic suppression Wilkinson power divider with short circuit anti-coupled line"中，使用短路抗禪合线来减小面积。在文 献"Compact and broadband rectangular waveguide power divider/combiner using microstrip-fed antisymmetric tapered probe",使用微带反馈反对称锥形探头来减小 面积。在文献"Wilkinson power divider with complex isolation component and its minia化rization"中使用补偿电容及禪合线来减少电路尺寸。在文献"化W WUkinson power dividers and their integration applications to four-w曰y and filtering dividers"中，两种类型的双向等分功率分配器被组合形成了小型化四路功率分配器。然而 在大多数的研究里面，更注重于等分功分器的小型化，极少研究不等分功分器的小型化。因 为四个臂要求在不平等的条件下，尺寸会更加得大，所W小型化是极度需求的。在文献"A novel power-divider design with unequal power-dividing ratio and simple layout" 中，提出了具有简单结构的不等分威尔金森功率分配器，但是尺寸偏大。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种小型化不等分威尔金森功 率分配器。 阳〇化]本发明与传统的威尔金森功率分配器相比，本发明中输入端和隔离电阻间的两条 臂可W按照需要减小长度，实现体积可控的小型化不等分功分器。使用补偿电容是为了实 现阻抗匹配和相位补偿，而不是作为电容性负载。
[0006] 本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、补偿电 容、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述 底层金属地板位于中间介质基板的下表面，所述上层微带结构具体包括第一路径及第二路 径，所述第一路径及第二路径共用输入端口 1，所述第一路径由依次连接的第一微带线2、 第二微带线4、第=微带线6及第一输出端口 8构成，所述第二路径由依次连接的第四微带 线3、第五微带线5、第六微带线7及第二输出端口 9构成，所述补偿电容10及隔离电阻11 分别跨接在第一微带线2及第四微带线3之间。
[000引在保证功分比和低损耗的同时，通过减少第一微带线2及第四微带线3的电长度 实现不等分威尔金森分配器体积的可控性和小型化。
[0009] 第一微带线2与第四微带线3电长度相等。 阳010] 本发明的有益效果：
[0011] (1)本发明可W任意减小输入端与隔离电阻之间臂的长度，实现使整个不等分威 尔金森功率分配器尺寸的可控性和小型化。
[0012] (2)在保证尺寸减小的同时，该不等分功率分配器具有较小的电路损耗。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明一种小型化不等分威尔金森功率分配器的结构图；
[0014] 图2是图1的拓扑结构图；
[0015] 图3是本实施例的尺寸标注示意图；
[0016] 图4是本实施例的S21、S3及S。的仿真测试图；
[0017] 图5是本实施例S22和S33的仿真测试图； 阳〇1引图6是本实施例S32的仿真测试图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。
[0020] 实施例
[0021] 如图1所示，一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电 阻、补偿电容、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上 表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，通过对输入端与隔离电阻之间两条 不同的臂的重新设计，大幅度减小它们的电长度，同时利用补偿电容保证电路性能；所述上 层微带结构为一个小型化不等分威尔金森功率分配器，包括第一路径及第二路径，所述第 一路径及第二路径共用输入端口 1，所述第一路径由依次连接的第一微带线2、第二微带线 4、第=微带线6及第一输出端口 8构成，所述第二路径由依次连接的第四微带线3、第五微 带线5、第六微带线7及第二输出端口 9构成，所述补偿电容10及隔离电阻11并联连接， 且分别跨接在第一微带线2及第四微带线3之间。第一微带线2跟第四微带线3电长度相 等。
[0022] 第一路径的第一微带线2及第二路径的第四微带线3不同于传统不等分威尔金森 功率分配器的电长度的四分之一波长微带线，在保证功分比和低损耗的同时，可W通过减 小第一微带线2及第四微带线3的电长度实现该该不等分威尔金森功率分配器体积的可控 性和小型化。
[0023] 通过在第一微带线2和第四微带线3上面跨接了补偿电容10及隔离电阻11增加 了对特性阻抗的匹配和对电路的相位补偿，在保证该不等分威尔金森功率分配器体积的可 控性和小型化的同时，同时实现了该电路的一定功分比的作用和低损耗的优异性能。
[0024] 本发明的补偿电容实现阻抗匹配和相位补偿，不作为电容性负载。
[00巧]如图2所示，本发明一种小型化不等分威尔金森功率分配器的拓扑电路中得知， 本发明共有四个臂，第一微带线2为一个臂，第二微带线4及第=微带线6相当于一个臂， 第四微带线3为一个臂，第五微带线5及第六微带线7相当于一个臂，由各参数可通过W下 公式计算得出：
阳03引其中k为公分比，Zci为端口特性阻抗巧0Q)，Z。2、Zc3、Zt2、Zt3分别为对应微带线 的特性阻抗，Ri和Cl分别为隔离电阻和电容，CO为角频率，0为对应微带线的电长度。从 公式（1)到（6)可W看出，确定了要设计的不等分威尔金森功分器的功分比和工作频率后， 可自由设计电长度0来得到不同体积的不等分威尔金森功分器的结构参数。
[0033] 如图3所示，本实施例中实现本发明小型化不等分威尔金蠢森功率分配器的设 计，具体电路尺寸选择如下：输入端口 1线宽Wi= 4. 15mm，第一微带线2线宽Wz= 0. 38mm， 第四微带线3线宽胖3二2. 01mm，第五微带线5线宽W4= 2. 95mm，第二微带线4线宽W5= 1. 61mm，第S微带线6线宽We= 1. 61mm，第一输出端口8线宽W7= 4. 15mm，第六微带线7 线宽Ws= 2. 95mm，第二输出端口 9线宽W9= 4. 15mm。输入端口 1线长Li= 4. 15mm，第一 微带线2及第四微带线3线长Lz= 3. 99mm，第二微带线4线长L3= 4. 45mm，第五微带线5 线长La= 4. 05mm，第S微带线6线长L日=31mm，第六微带线7线长L6= 29. 77mm，第一输 出端口8及第二输出端口 9线长k=Ls= 4. 15mm。补偿电容10大小1. 5pF，隔离电阻11 大小180Q。所用介质基板为F4B。电路整体大小为44. 87mm*17. 085mm。
[0034] 由图3可知，本实施例的微带线结构为矩形，相邻微带线的连接角度通过相邻微 带线的宽度可W确定。 阳0对如图4,图5,图6所示是本实施例的仿真测试图，由测试图中S21，S31，S。，S22,S33，S32均显示出该功率分配器工作在良好的性能上，并且综合考虑本发明的尺寸大小：比同等 性能的不等分威尔金森功率分配器面积减小大约百分之五十，证明了本发明的准确性及性 能的优异性。
[0036] 综上，本发明提供了一种减小臂长小型化不等分威尔金森功率分配器，具有尺寸 小，性能优异的优点，适合应用于天线阵列和功率分配组成部分。
[0037] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、隔离电阻、补偿电容、 中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底 层金属地板位于中间介质基板的下表面，其特征在于，所述上层微带结构包括第一路径及 第二路径，所述第一路径及第二路径共用输入端口（1)，所述第一路径由依次连接的第一微 带线（2)、第二微带线（4)、第三微带线（6)及第一输出端口（8)构成，所述第二路径由依次 连接的第四微带线（3)、第五微带线（5)、第六微带线（7)及第二输出端口（9)构成，所述补 偿电容（10)及隔离电阻（11)分别跨接在第一微带线⑵及第四微带线⑶之间。2. 根据权利要求1所述的一种小型化不等分威尔金森功率分配器，其特征在于，在保 证功分比和低损耗的同时，通过减少第一微带线（2)及第四微带线（3)的电长度实现不等 分威尔金森分配器体积的可控性和小型化。3. 根据权利要求1所述的一种小型化不等分威尔金森功率分配器，其特征在于，第一 微带线（2)与第四微带线（3)电长度相等。
【专利摘要】本发明公开一种小型化不等分威尔金森功率分配器，包括上层微带结构、补偿电容、隔离电阻、中间介质基板及底层金属地板，所述上层微带结构印制在中间介质基板的上表面，所述底层金属地板位于中间介质基板的下表面，所述上层微带结构相当于一个小型化不等分威尔金森功率分配器，具体由四个臂构成，所述补偿电容及隔离电阻分别跨接在两个臂之间，跟传统的威尔金森功率分配器相比，输入端和隔离电阻之间臂的电长度可以大幅度减短以达到缩减电路尺寸的作用。总体来说，整个不等分威尔金森功率分配器能减小将近百分之五十的面积且具有优异的性能。
【IPC分类】H01P5/16
【公开号】CN105337014
【申请号】CN201510843212
【发明人】章秀银, 杜志侠, 林跃龙, 赵小兰
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月26日