[发明专利]基于三线耦合结构的高功分比宽带功分器

说明书

本发明提出一种基于三线耦合结构的高功分比宽带功分器，用于解决用于解决现有宽带功分器功分比低的技术问题；包括介质基板、地板、主枝节、第一枝节和第二枝节；介质基板下表面印制有地板，介质基板的上表面包括主枝节、第一枝节和第二枝节，主枝节采用两节阶梯渐变微带结构，第一枝节包括平行短路三线耦合传输线，该传输线中的三条传输线的尾部设置有金属化过孔，第二枝节采用三节阶梯渐变微带结构，第一枝节和第二枝节通过T型微带结与主枝节相连。本发明在保证宽带的前提下，实现了高功分比特性。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种高功分比不等分宽带功分器，具体涉及一种基于三线耦合结构的高功分比宽带功分器，可用于无线通信中的天线阵列的馈电网络中。

技术背景

功分器，全称功率分配器，它可以将一路输入的信号能量分成相等的或者不等的两路或者多路输出信号能量，是雷达和天线阵列馈电网络必不可少的元器件。随着宽带天线技术和相控阵天线技术的不断发展，对功分器也提出了更高的要求，带宽要求更高，功率分配比例更大，尤其是由宽带天线组成相控阵时，更是要同时满足高带宽和高功分比的需求。目前，功分器按路数可以分为：二路、三路和四路以及通过级联实现的多路功分器；按能量分配的比例可以分为：等分功分器和不等分功分器；按传输线类型可以分为：波导功分器、带状线功分器和微带功分器。功分器的主要技术参数为回波损耗、插入损耗和带宽等。

宽带功分器实现时主要包括以下方式:(1)采用多级阶梯阻抗结构进行阻抗匹配；(2)通过并联短路或者开路枝节实现高宽带特性；(3)使用具有宽带特性的传输线实现高带宽特性；但是在保持高宽带的前提下，设计高功分比的微带功分器时，会遇到如下难点：实现高功分比功分器时，需要两枝节的输入阻抗有较高的比值，而高阻抗线进行加工时，由于工艺水平的限制导致其线宽无法做到很窄，加工精度难以实现。要克服上述问题，实现所需的高阻抗微带线主要包括以下方式(1)利用缺陷地结构的高阻抗特性实现高阻抗线；(2)利用平行短路耦合线实现高阻抗线。(3)加入集总元件实现高阻抗线。第一种方式可以实现高宽带特性，但是由于缺陷地结构缺少完备的设计公式，需要大量的时间进行调试，而且由于要对地板开槽，结构比较复杂，适用的范围比较窄。第二种方式可以实现很高的特性阻抗，但是由于耦合线是窄带结构，不适合设计宽带功分器。第三种方法因为加入了集总元件，会导致产生较高的插入损耗，而且集总元件的高频性能比较差，无法推广用于高频微波电路的设计。

Shiwei Zhao等人在Proceedings of 2010IEEE International Conference onUltra-Wideband发表的《An Unequal Broadband Power Divider Using CompositeRight/Left-Handed Transmission Lines》中公开了一种使用复合左右手材料传输线宽带不等分功分器，该功分器包括介质基板和印制在其下表面的地板，介质基板上面印制有微带功分电路，包括主枝节、第一枝节和第二枝节，主枝节包括一条微带传输线，用于与输入端口相连；第一枝节包括一条复合左右手传输线，用于实现宽带高阻抗线；第二枝节包括一条微带传输线，用于与输出端口相连；所述的第一枝节和第二枝节通过T型微带节与主枝节相连。该功分器在1.62GHz到2.75GHz频带内实现了宽带不等分功分特性，达到了53％的相对带宽，并且在整个工作频带内回波损耗S11性能较好，达到了-20dB。但是存在以下不足：只实现了4:1的功分比，功分比较低；由于大量使用集总元件，结构比较复杂，插入损耗高；集总元件的高频性能较差，无法推广用于高频微波电路的设计。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于三线耦合结构的高功分比宽带功分器，用于解决现有宽带功分器功分比低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：