[发明专利]基于宽边耦合的多端口高隔离度平衡功分网络

说明书

技术领域

本发明属于微波毫米波混合平面集成电路，特别是一种基于宽边耦合的多端口高隔离度的平衡功率分配网络。

背景技术

随着无线通信技术的发展,微波电路与系统正在成为更复杂、更多的功能和信号转换的密集空间,因此,不同介质层电路的节点和互联处存在着较强的电磁互扰。而宽带平衡/差分电路与单端口输入的电路相比,由于具有较好的共模抑制功能和抗干扰特性,因而在现代通信系统中变得至关重要。在宽带的平衡电路系统中，宽带的平衡功率分配网络可以替代多级的巴伦结构，在减少结构复杂性和降低结构尺寸的前提下，可以为平衡功率放大器提供信号的传输，因此在微波毫米波混合平面集成电路中具有重要的应用价值。如文献1(“J.W.May and G.M.Rebeiz,A 40–50-GHz SiGe 1:8differential power divider using shielded broadside-coupled striplines,IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,vol.56,no.7,Jul.2008,pp.1575–1581”)，以及文献2(“B.Xia,L.-S.Wu,and J.F.Mao,A new balanced-to-balanced power divider/combiner,IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,vol.60,no.9,Sep.2012,pp.287-295”)中都比较详细地介绍了几种多端口平衡功率分配网络结构。而以往的多端口平衡功率分配网路结构一般采用功分器的级联，存在的缺点有：(1)结构体积大，电路复杂；(2)差模信号功分带宽一般小于25％；(3)共模信号的不能实现宽频段的抑制；(4)功分端口之间差模信号和共模信号互换的隔离度也比较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于宽边耦合的多端口高隔离度的平衡功率分配网络。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于宽边耦合的多端口高隔离度平衡功分网络，包括上下两层结构，其中第一网络端口、第二网络端口、第三网络端口、第四网络端口、第五网络端口和第六网络端口位于介质基板的上层，六条50欧姆的微带线分别与上层结构中对应的六个网络端口相连，该六条50欧姆的微带线分别为第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线；其中第三网络端口和第四网络端口位于介质基板的一侧，第五网络端口和第六网络端口位于介质基板对应的另外一侧，第一网络端口和第二网络端口分别位于介质基板的另外两侧，第一网络端口和第二网络端口位于同一直线上；

第一网络端口和第二网络端口之间并联一条窄传输线和两条等宽度的宽传输线，窄传输线和宽传输线均为半波长长度，且均和第一网络端口与第二网络端口的连线相互平行；窄传输线位于两条宽传输线中间，每条宽传输线的外侧均设置两条与其相平行短路传输线，每侧的两条短路传输线位于同一直线上，位于同侧的两条短路传输线相对的端口均并联一个100欧姆的隔离电阻，每条短路传输线均通过一条S形传输线与对应的一个网络端口相连，即四条短路传输线分别通过对应的S形传输线与第三网络端口、第四网络端口、第五网络端口和第六网络端口相连，上述四条短路传输线结构相同，第三网络端口与第四网络端口之间并联一条蛇形传输线，第五网络端口与第六网络端口之间并联另一条蛇形传输线，每条蛇形传输线的中部均连接一条四分之一波长的开路分支线，四条短路传输线的远离电路中心的四个末端均设置一个短路接地通孔，四个短路接地通孔连接上下两层结构；

四条周边带有槽线缝隙的金属片位于下层平面，每个金属片的中心均位于对应的短路传输线和相邻的宽传输线间距的中心位置的正下方。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)利用两级巴伦结构的上下并联，结构体积相比传统结构减少30％以上，隔离电阻数目减少一半以上；(2)采用上下层之间的宽边耦合，差模信号的3-dB功分带宽提高到50％以上，共模信号抑制频段达到二个倍频；(3)功分端口之间差模和共模信号转换的隔离频段达到三个倍频，端口之间的隔离达到-25dB以下。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明基于宽边耦合的多端口高隔离度的平衡功分网络的上层结构示意图。

图2为本发明基于宽边耦合的多端口高隔离度的平衡功分网络的下层结构示意图。

图3为本发明基于宽边耦合的多端口高隔离度的平衡功分网络的3D结构示意图。