有源多路功分器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种有源多路功分器。
【背景技术】
[0002]在微波电路中，将功率按一定的比例分成两路或者多路，需要使用功率分配器。功率分配器反过来使用就是功率合成器。通常功率分配/合成器简称为功分器。功分器在各种各样的微波通信应用中广泛使用。早期Wilkinson提出的等幅同相输出的功分器拓扑结构已经在微波电路设计中得到了很好的应用。随着应用需求的变化，出现了很多新型功分器，如产生任意的功率分配比的功分器，带有任意复杂的阻抗终端的功分器等等。现在，功分器尤其对工作在基频和中频的功分器需求越来越多，工作频率低，器件尺寸小，相对带宽高，分支数目多，插入损耗小，端口间隔离度高，驻波比低的功分器越来越受到行业的关注。
[0003]目前，普遍的功分器工作频段较高，其波长相对较短，通常采用λ/ 4传输线的Wilkinson微带功分器，这种设计结构简单，器件尺寸小。但是，采用在较低频率Wilkinson微带功分器的用λ / 4传输线会占用很大的面积，从而使多路功分器的体积远远增大。通常广泛采用集总元件构成的网络结构来取代微带功分器的四分之一波长阻抗变化节完成多路功分设计或采用多个商用的功分器级联的方式实现多路功分器，可大大减小尺寸。然而较多路功分器的实现仍然存在很多难点，随着分支路的增多，功分器输入端到输出端的信号损耗变大，并且往往需要多个一分二或一分四功分器的级联的实现，更进一步的增加了损耗。除此之外，每个分支路间从输入到输出的功率和电长度很难保证一致。
[0004]较多路功分器的实现仍然存在很多难点，随着分支路的增多，功分器输入端到输出端的信号损耗变大，并且往往需要多个一分二或一分四功分器的级联的实现，更进一步的增加了损耗。除此之外，每个分支路间从输入到输出的功率和电长度很难保证一致。其中，信号损耗的增大致使多路功分器的输出端口的功率降低，在系统应用中增加其他模块的设计复杂度，不利于广泛应用。同时保持各支路的输出功率和电长度的一致性，也是衡量多路功分器设计好坏的重要指。通常通过保持功分器线路板或版图的布局布线的对称性的方法来实现输出功率和幅度的一致性，但是这会严重耗时，大大的降低设计师的工作效率，并且随着分路数的进一步增多，仅仅依靠布局布线的对称性来实现变得不可能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种有源多路功分器，在小型化的前提下解决较多路功分器由于线路板或版图布局布线不对称或其他因素引起的各支路输出功率和幅度的不一致，并且兼顾整体电源功耗的基础上补偿功分器的插入损耗，使功分器的输出端口具有一定的功率输出，增加应用价值。
[0006]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:一种有源多路功分器，其特征在于:包括无源功分器、级间衰减器、级间放大器以及输出电感，所述有源功分器由多个无源功分器级联构成，射频信号由第一级的无源功分器的输入端输入，第一级的无源功分器的输出端分别依次与所述级间衰减器和所述级间放大器相连，所述级间放大器的输出端接第二级的无源功分器，第二级的无源功分器的输出端直接输出或级联更多级，有源功分器的每个输出端连接所述输出电感，所述级间放大器的两端分别设有电容C1、C2，以隔离直流电流。
[0007]所述级间衰减器主要由电阻R1、电阻R2、电阻R3构成的T型衰减器，所述电阻Rl的一端与上一级的无源功分器的输出端连接，电阻Rl的另一端与电阻R2和电阻R3分别连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R2的另一端与所述隔直电容Cl连接。
[0008]所述级间衰减器为型衰减器。
[0009]本发明的有益效果是:本发明结构简单、面积小，在兼顾隔离和功耗等性能的基础上能够实现较多路输出的功分器，目前达到了 36路的输出，传统的18路功分器大量使用集总元件，调试量大，产品间一致性难以保证；级间连接衰减器和放大器的方法有效弥补了较多路功分器引入的较大功率损耗，使功分器的输出端口具有一定的功率输出，并保证各个输出端口的输出功率在一定的误差范围内相等，级间位置的合理放置能够有效减低功耗和放大器的选型难度，总体上降低了系统其他模型设计的复杂度，提高了实用性；同时级间衰减器的引入，调节各支路输入到输出的输出功率的一致性，并有效改善驻波；另外输出电感的连接，增加了调节变量，保证了从多路功分器的输入端口到各个输出端口电长度一致性。通过电感值的调节，很大程度的降低了线路板的布局布线难度，并有效的提高了成品率和效率。总之本发明提出的方法实现了多路功分器中输出的输出功率和电长度可控性，并且实现方式简单、面积小，具有广泛的应用价值。
【附图说明】
[0010]图1为四路功分器示意图；
图2为36路功分器支路原理图；
图3为36路功分器原理框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的【具体实施方式】，实施例一、本发明以一个四路功分器为例进行说明，四路功分器示意图如图1所示。有源四路功分器由三个一分二功分器级联实现，射频信号经第一级的一分二功分器输入端接入，功分器的两个输出端分别依次与T型衰减器和放大器相连，也可以采用其他其他方式衰减器，如31型衰减器都可以。放大器的输出接第二级一分二功分器的输入端。
[0012]对于较多分路的功分器，为了保证各分路间的隔离，往往很难通过一级的方式实现，需要多级级联的方式，然而随着级联级数的增多插损也会变得更大，要使各分路端口具有一定的输出功率，需要高增益和输出功率的放大器来弥补功分器引入的较大的插损。然而考虑到放大器输入IdB压缩点的限制，难以将放大器置于有源功分器的输入端，需要置于级间。级间放大器的接入，放大射频信号，使功分器的输出端口具有一定的输出功率，放大器用于放大射频信号，弥补多路功分器的功率损耗，降低系统其他模块的设计复杂度。级间衰减器的引入，调节各支路输入到输出的输出功率的一致性，并改善驻波。由Rl、R2、R3三个电阻构成的T型衰减器结构，用于调节各路输出功率的一致性，进一步的方便了功率的调节，同时提高了驻波的性能。同时由于较多路功分器的线路板或版图布局布线存在很大程度的不对称性，在四路功分器的每个输出端接入输出电感，输出电感的引入，调节每路功分器的射频输入信号至输出信号的电长度的一致性。因此每个分路都引入了一个可调变量，有效降低布局布线难度，可以方便的调节功分器的射频输入信号和输出信号的电长度调节，保证个支路间的一致性。本发明实现四路功分器的方法推广到较多功分器的应用中，具有广泛的应用空间。
[0013]给出的一分四功分器只是一个实例，在多个级联的功分器的级间加入衰减器和放大器调整各路输出功率的一致性，整个有源功分器各个输出端加入输出电感调节每路由输入到输出的电长度一致性。
[0014]实施例二，结合本发明提出了一种36路功分器的具体实施方案，该方案36路功分器由7个商用一分六功分器两级级联，还包括6个贴片放大器、6个由分立元件组成的T型衰减器和隔直电容等，整个电路在双面铺铜的线路板上实现，整体电路框图如图2所示。采用7个一分六商用功分器级联的方法实现36路功分器，一方面有效地降低了线路板的面积，整个线路板的面积完全由36个SMA转接头的尺寸决定；另一方面采用了两级级联，兼顾了插入损害和隔离度性能要求。将T型衰减器和放大器置于两级间，保证了 36路输出端具有一定的输出功率和各分路间输出功率的一致性，同时级间位置的合理放置能够有效减低功耗和放大器的选型难度。输出电感采用可调电感，用于调节36路功分器输入到输出的各分路的电长度，有效降低了线路板布局布线的难度，并且一个变量的引入增加了调节的灵敏度，有效提尚了成品率。
[0015]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种有源多路功分器，其特征在于:包括无源功分器、级间衰减器、级间放大器以及输出电感，所述有源功分器由多个无源功分器级联构成，射频信号由第一级的无源功分器的输入端输入，第一级的无源功分器的输出端分别依次与所述级间衰减器和所述级间放大器相连，所述级间放大器的输出端接第二级的无源功分器，第二级的无源功分器的输出端直接输出或级联更多级，有源功分器的每个输出端连接所述输出电感，所述级间放大器的两端分别设有电容Cl、C2，以隔离直流电流。
2.根据权利要求1所述的有源多路功分器，其特征在于:所述级间衰减器主要由电阻R1、电阻R2、电阻R3构成的T型衰减器，所述电阻Rl的一端与上一级的无源功分器的输出端连接，电阻Rl的另一端与电阻R2和电阻R3分别连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R2的另一端与所述隔直电容Cl连接。
3.根据权利要求1所述的有源多路功分器，其特征在于:所述级间衰减器为型衰减器。
【专利摘要】本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种有源多路功分器，包括无源功分器、级间衰减器、级间放大器以及输出电感，所述有源功分器由多个无源功分器级联构成，射频信号由第一级的无源功分器的输入端输入，第一级的无源功分器的输出端分别依次与所述级间衰减器和所述级间放大器相连，所述级间放大器的输出端接第二级的无源功分器，第二级的无源功分器的输出端直接输出或级联更多级。本发明结构简单、面积小，在兼顾隔离和功耗等性能的基础上能够实现较多路输出的功分器；另外输出电感的连接，增加了调节变量，保证了从多路功分器的输入端口到各个输出端口电长度一致性。
【IPC分类】H03H7-00, H03H7-24
【公开号】CN104617906
【申请号】CN201510050433
【发明人】李慧超, 全金海
【申请人】全金海
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日