[发明专利]基于左手微带线的威尔金森功分器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波通讯中的功分器，特别涉及一种基于左手微带线的威尔金森功分器。

背景技术

微波功分器是微波电路中用于将输入信号功率分成多路输出重要功能器件，是组成微波和无线网络的核心器件之一。根据电路特点可分为简单功分器和隔离功分器两种。简单功分器输出端之间通常不安置隔离电阻，其优点是较易实现多路分配，能在较大的带宽范围获得较高的输入输出隔离度。由于该类型功分器大多采用多节阻抗变换线来扩展带宽，通常它的尺寸比较大，不易实现集成。而且它的输出端口之间缺少隔离，性能及应用场合都受到局限。1960年，Wilkinson首次提出了隔离功分器，也称为威尔金森功分器，其优点在于引入隔离电阻使输出各端口之间获得较好的隔离性能，因而适用范围更广。其主要缺点在于没有足够大的隔离带宽。

传统威尔金森功分器在输出端口之间引入隔离电阻R，当一个输出端因阻抗失配等原因发生反射时，反射功率通过左手传输线和隔离电阻两条支路到达另一个输出端的两路信号之间存在π相位差而相互抵消，从而达到隔离输出端的目的。但是，采用λ/8右手传输线作为分支臂，当带宽移动频率变化时，输出端反射信号的相位差不再是π而是随频率变化线性偏移。当偏移量较大时，反射功率不再相互抵消从而使隔离信号的带宽受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种增加隔离带宽、且体积小的基于左手微带线的威尔金森功分器。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种基于左手微带线的威尔金森功分器，其特征在于：输入端和输出端均为右手传输线，长度均为λ/8；其Y分支臂采用左手传输线，长度为λ/4，λ为中心工作波长，左手传输线采用总集L-C元件实现，即单元结构由串联电容CL和并联电感LL构成。

本发明提出用左手传输线取代原来的右手传输线，当频率变化时，反射信号的相位差随频率变化非线性偏移较小，因此有效降低了传统功分器对带宽的限制。

本发明的优越功效在于：

1)传统的威尔金森功分器其-1OdB隔离带宽一般在f0的范围内，本发明功分器隔离带宽增加近50％，为1.5f0；

2)本发明功分器尺寸比传统的功分器更小：本发明功分器的Y分支臂长度约为20.4mm，而传统的威尔金森功分器使用1/4波长传输线，其长度超过40mm。

附图说明

图1为本发明的原理方框图。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种基于左手微带线的威尔金森功分器，其特征在于：输入端和输出端均为右手传输线，长度均为λ/8；其Y分支臂采用左手传输线，长度为λ/4，λ为中心工作波长，左手传输线采用总集L-C元件实现，即单元结构由串联电容CL和并联电感LL构成。

选择FR4环氧树脂(介电常数4.4)作为本发明功分器的基板材料。基板厚度为1.5mm，金属导体层厚度为0.035mm，电导率为5.88×107S/m。在器件的制作过程中，λ/8右手传输线均采用微带线来实现，λ/4左手传输线则由集总L-C元件实现。微带线特征阻抗为Z0＝50Ω。器件的中心工作频率f＝0.9GHz。根据均匀媒质理论，单个传输线单元的相移β·Δz远小于2π。当|φ|＝π/2，取β·Δz＝π/12。当传输线单元设为N＝6时，可得求出CL＝9.5527pF，LL＝47.763nH。