[发明专利]具有可控传输零点的+45°/-45°相移集总元件功分器

说明书

本发明涉及一种具有一个可控传输零点的+45°相移集总元件功分器及其设计方法。本发明基于±45°集总元件功分器提出了四种新的功分器。该功分器的三个端口都具有良好的端口阻抗匹配，而信号输出端口一和信号输出端口二具有相等的幅度和相位并且相互隔离。在中心工作频率处该功分器的输出端口与信号输入端口的相位差为45°(或‑45°)，这一点与经典威尔金森功分器(90°)显著不同。进一步，本发明提出的功分器可以在指定频率产生一个传输零点，能够有效滤除谐波或者是强的杂散信号。

技术领域

本发明涉及一种具有45°或-45°相位延迟的小型化功率分配/合成器的电路拓扑结构及设计方法，其特征是功分器在指定频点上具有一个公共传输零点(阻带)。本发明属于微波技术研究领域。

背景技术

功率分配/合成器是微波电路的基本部件之一，具有将输入信号功率分解成相互隔离的几路相等或不相等功率信号的功能，或者反过来将几路信号合成一路。因此，功分器在功率放大与合成、信号测试和正交混频解调等电路与系统中都应用广泛。功分器具有多种形式，如耦合器(包括分支线、微带混合环、平行线、兰格线等多种耦合方式)、威尔金森(Wilkinson)形式等；从实现方法上则可分为波导型、同轴线型、带状线型及微带线型等。此外，也可以按照两路功分端口的相对相位差分为0°、90°和180°相差等不同类型的功分器。其中，两路具有0°相位差的威尔金森功分器具有插入损耗小，各输出支路的幅度和相位一致性好，隔离度优良等优点，是使用最多的功分器拓扑结构之之一。标准的威尔金森功分器一般是由两根在工作中心频率点的电长度为四分之一波长传输线和一个阻值为两倍端口阻抗的隔离电阻组成。为了减小电路的整体尺寸，在射频频率也出现了采用集总元件设计的威尔金森功分器。一个典型的集总元件威尔金森功分器一般需要3个电容，2个电感和一个隔离电阻，共6个元件。而公开号为CN109216852A和CN109873618A的专利申请文献分别提供了“一种具有45°相移的集总元件功分器”和“一种具有-45°相位延迟的大功率集总元件功分器”仅采用5个集总元件就是实现了经典集总元件威尔金森功分器的全部功能，并比它具有更大的工作带宽(电路基本结构可参见图1)。实际中使用的集总元件可以采用贴片封装电感、电容和电阻等商品化器件或者采用单片微波集成电路、薄膜印刷电路，厚膜印刷电路，低温共烧陶瓷等工艺实现的集总元件电路形式。

对于平衡式功率放大器，以及对电磁兼容要求较高的应用场合，谐波和强的杂散干扰信号对系统的性能具有显著影响。如能抑制掉最强的一个谐波，或者杂散频率的信号，就能明显改善放大器模块的线性度。

发明内容

本发明的目的是基于±45°集总元件功分器提出了新的功分器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种具有一个可控传输零点的+45°相移集总元件功分器，+45°相移集总元件功分器的信号输入端口与信号输出端口一或信号输出端口二的的相位差为45°，信号输出端口一和信号输出端口二采用对称结构，具有相等的幅度和相位，并且相互隔离，其特征在于，所述+45°相移集总元件功分器的电路结构由信号输入端口串联到地的电感L₁和电容C₁、信号输入端口分别到信号输出端口一和信号输出端口二的电感L₂，以及信号输出端口一和信号输出端口二之间的并联电阻R₁和电容C₃或者串联电阻R₂和电容C₄组成。

优选地，在所述电路结构内可以插入电长度为整数倍波长的传输线结构，而二不改变功分器的性能。

优选地，所述电容、电感、电阻采用引线直插或者贴片封装，或所述电容、电感采用高/低阻抗传输线所等效的等值电容、电感。

优选地，所述电路结构采用的电路工艺采用PCB电路工艺实现，或采用单片微波集成电路、薄膜印刷电路、厚膜印刷电路，或采用低温共烧陶瓷工艺实现。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的具有一个可控传输零点的+45°相移集总元件功分器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：