[发明专利]一种基于槽线的双频功分器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种在给定双频段上基于槽线实现输出端口间隔离功能的双频功分器及其设计方法。

背景技术

近年来，随着无线通信的快速发展，多频段收发前端的应用也越来越多，多频段电路的设计也越来越受重视。微波功分器/合成器是一种重要的微波无源元器件，是通信系统中不可缺少的关键元器件之一，广泛应用于天线阵的馈电网络、功率合成、RF混频等功能电路中。1960年，Wilkinson提出一种等幅同相输出的功分结构，该结构原理清晰，设计参数简单明了，同时通过在输出端口之间跨接电阻，实现输出端口之间的高隔离度，因而在微波电路中广泛应用。但是这种功分器只能工作在基本谐振频率和它的奇次谐波频率下，在其他双频应用中无法满足要求，同时由于隔离电阻的存在，增加了工程实现的复杂性。

文献“A Dual-Frequency Wilkinson Power Divider(Lei Wu；Zengguang Sun；Hayattin Yilmaz；Manfred Berroth,IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,2006,54(1):278-284)”利用双级传输线以及在输出端口之间并联集总R、L、C元件的方法实现任意双频功分和输出端口之间的隔离功能。但该功分器由于采用了几类集总元件以及双级结构，在增加电路复杂性的同时，也增大电路尺寸，电路损耗也随之增大。

文献“Analytical Design Method of Multiway Dual-Band Planar Power Dividers With Arbitrary Power Division(Yongle Wu；Yuanan Liu；Quan Xue；Shulan Li；Cuiping Yu，IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,2010,58(12):3832-3841)”提出一种多路双频功分器的设计方法。这种方法在实现奇数路功率分配时，先通过2ⁿ路(n≥2的整数)不等分的功率分配，再进行适当的功率合成后得到奇数路功率分配，其设计过程较复杂，且需采用多级结构，同时含有集总元件，因而其结构复杂、尺寸大，电路损耗也随之增大。

文献“A Novel 92～96GHz High Isolated Power Divider Using Microstrip-Slotline Transitions(Longying Qi,International Conference on Computational Problem-Solving,Chengdu，China,2012)”给出了一种用微带—槽线过渡实现隔离功能的Wilkinson功分器结构。通过阻抗匹配理论确定槽线的特征阻抗来实现输出端口之间的隔离，克服了传统Wilkinson功分器含有集总元件的缺点，但该结构仅适用于单频段功分器，无法实现双频段的工作要求。

目前看来，实现双频功分器的主要方法有阶梯阻抗变换法、多级级联法、并联支节法等，但这些方法均需用到集总R、L、C元件来实现隔离功能。同时，在相邻端口由于需要跨接集总元件来实现隔离功能，奇数路功分器的设计就更加困难。因此，在任意路双频段工作下，如何不用集总元件且输出端口间具有高隔离度的简单、紧凑的微波功分器结构及其实现方法是微波工程研究与设计的突出问题和难点课题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种基于槽线实现输出端口间隔离功能的任意路双频功分器。本发明通过设计传输线与短截线的参数(即特性阻抗、电长度)和在给定双频下工作的槽线谐振器，实现微波功分器的双频工作和任意两个输出端口间的高隔离。为这类电路在微波工程多层结构(如LTCC、MIC等)中的一体化设计与实现提供解决方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：