[发明专利]集成带通滤波功能的非等分功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有滤波功能的功率分配器，特别涉及一种可应用于射频前端电路的集成单频带通滤波功能的非等分功率分配器。

背景技术

功率分配器是微波电路中一个基础的部分，因为其有分离和组合信号的功能，所以在很多天线阵列和平衡电路中都要用到。而带通滤波电路是无线通信系统中另一种不可缺少的部分，因其可以分离出需要的频带。这两种元件在许多微波系统中同时存在。

在过去的几十年，有大量关于功率分配器的研究。研究的焦点在于拓宽频带，减小面积，双频响应以及谐波抑制。与此同时，带通滤波电路也是无源电路设计中重要的研究领域。单通带和多通带滤波电路是两个不同的研究方向。研究的焦点在于减小体积、提高频率选择性、灵活控制多个通带的工作频率及带宽、增加传输零点等方面。

在很多的射频子系统中，功率分配器以及滤波电路通常需要连接在一起以实现分离和滤除信号的功能。然而，所有上面提到的功率分配器以及滤波电路的研究都只是注重他们本身的特性，很少有考虑两者结合的可能性。传统的系统中通常应用离散器件实现这两个功能，但是这样尺寸会很大。

而具有双重功能的单一器件能同时具有两种功能，可以满足小型化的要求。同时具备分离/组合功率信号以及频率选择的双功能器件已经有一些学者研究过。一种兼具带通响应和谐波抑制的威尔金森功率分配器设计在文献P. Cheong, K. Lai, and K. Tam, “Compact Wilkinson Power Divider with Simultaneous Bandpass Response and Harmonic Suppression,” in 2010 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Snaheim, USA, 2010.中被提出，在这个设计中，交叉指阶梯阻抗耦合线被用于实现功能。另外，在文献X. Y. Tang and K. Mouthaan, “Filter Integrated Wilkinson Power Dividers,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 52, no. 12, pp. 2830-2833, Dec, 2010.中提到，Π-型传输线可以被集成到功率分配器中，然而，文章中只是用Π-型传输线，其滤波功能有待提高。

此外，在射频电路中,经常会有射频功率不平衡分配的需求,因此非等分微带功分器在实际射频电路中有着重要的应用价值。相对于等分功分器,非等分微带功分器的设计要更复杂一些，在实现功率不平衡分配的同时要求功分器的体积尽量小，易集成。在文献D. Hawatmeh，K.A. Shamaileh and N. Dib, “Design and Analysis of Compact Unequal-Split Wilkinson Power Divider Using Non-Uniform Transmission Lines，” Applied Electrical Engineering and Computing Technologies, pp.1-6, Dec, 2011.中作者用非均匀输线路代替传统的均匀传输线，有效减少了尺寸，但是这种结构仍然需要在输出端口位置加一段四分之一波长阻抗变换段，尺寸没能进一步减小，而且没有滤波功能。

考虑到小尺寸和射频功率不平衡分配的需求，本发明提出了一种新型的集成带通滤波功能的非等分功率分配器。相对于传统的威尔金森功分器需要在输出端口处加入四分之一波长阻抗变换段，本发明提出的设计可以省去该四分之一波长阻抗变换段，有效减小了尺寸，同时实现了功率的不平衡分配。

发明内容