[发明专利]功分器设计方法

权利要求书

1.一种N等分功分器设计方法，整个方法包括两步：第一步，假设N等分功分器的端口0处的特征阻抗为R₀，端口k处的特征阻抗为R₁；根据N等分功分器的传输特性要求包括带宽、通带内波动、端口0的回波损耗、带外抑制、相位或群时延，先综合出一个传输网络TN，传输网络TN由多个传输网络TN₁、TN₂、…、TN_n级联而成，其中n为大于1的自然数，使其满足端口0与其它端口k之间的传输特性，其中k＝1、2、…、N；在传输网络TN中，在端口0处的特征阻抗为N·R₀，在端口k处的特征阻抗为R₁；传输网络TN的散射矩阵[S]_TN可以表示成下面的形式：

其中，和皆是针对二端口网络定义的散射参数，都可以表示成两个实系数多项式之比，这两个实系数多项式以复数角频率变量s为自变量；第二步，将N个传输网络TN的左端合并，作为N等分功分器的端口0，其余端口分别作为N等分功分器的端口k，并选择恰当的匹配网络MN₁、MN₂、…、MN_m接入到端口k与端口j之间，其中m为大于1的自然数，k＝1、2、…、N，j＝1、2、…、N，且j≠k；N等分功分器的散射矩阵中的散射参数为：

其中k＝0、1、…、N；

其中j＝0、1、…、N，k＝0、1、…、N，且j≠k；

调整匹配网络MN₁、MN₂、…、MN_m，进而改变功分器的奇模等效电路所对应的奇模反射系数Γ_o，使其逼近功分器的偶模等效电路所对应的偶模反射系数Γ_e，理想情况是Γ_o＝Γ_e，从而满足端口k的回波损耗要求及端口k与端口j之间的隔离度要求。

2.根据权利要求1的N等分功分器设计方法，可以根据传输特性要求包括带宽、通带内波动、端口的回波损耗、带外抑制、相位或群时延，综合出传输网络TN，传输网络TN可由多个传输网络TN₁、TN₂、…、TN_n级联而成，使端口0与端口k之间的传输特性具有指定的信号处理功能，其中k＝1、2、…、N；假设N等分功分器的端口0处的特征阻抗为R₀，端口k处的特征阻抗为R₁；在传输网络TN中，在端口0处的特征阻抗为N·R₀，在端口k处的特征阻抗为R₁；传输网络TN的散射矩阵[S]_TN可以表示成下面的形式：

其中，和皆是针对二端口网络定义的散射参数，对应的上标e表示针对偶模；端口0的回波损耗完全由决定，端口0和端口k之间的传输特性由或决定；由无源无耗互易网络性质可知，散射矩阵[S]_TN中的每个元素都可以表示成两个实系数多项式之比，即

其中，s为复数角频率变量，*表示取共轭运算；F(s)称为反射多项式，P(s)称为传输多项式，E(s)称为共有多项式，它们统称为滤波多项式；当传输多项式P(s)的极性为奇，即P^*(s)＝-P(s)，η＝-1；当传输多项式P(s)的极性为偶，即P^*(s)＝P(s)，η＝1；因此，在偶模等效电路中，偶模反射系数Γ_e可以表示成

3.根据权利要求1的N等分功分器设计方法，N等分功分器的各个端口对应的散射系数为

其中，a_k是端口k的归一化入射波，b_k是端口k的归一化出射波，b_j是端口j的归一化出射波；可以选择电阻、电感或电容或它们的组合来实现匹配网络MN₁、MN₂、…、MN_m，进而改变奇模反射系数Γ_o，使其逼近偶模反射系数Γ_e，理想情况是Γ_o＝Γ_e，从而满足端口k的回波损耗要求及端口k与端口j之间的隔离度要求，其中k＝1、2、…、N，j＝1、2、…、N，且j≠k。