[发明专利]高频率功率分配器/组合器电路

说明书

一种高频率功率分配器电路，用于将输入信号分发到两个或更多个信号输出端口，包括：鼠圈式耦合器，其中鼠圈式耦合器被配置为将在鼠圈式耦合器的输入端口处提供的输入信号耦合到鼠圈式耦合器的第一输出并耦合到鼠圈式耦合器的第二输出；第一耦合结构，其耦合到鼠圈式耦合器的第一输出，以将鼠圈式耦合器的第一输出与第一信号输出端口耦合；以及第二耦合结构，其耦合到鼠圈式耦合器的第二输出，以将鼠圈式耦合器的第二输出与第二信号输出端口耦合；其中，鼠圈式耦合器的输入端口和第一输出之间的第一传输线部分的特性阻抗在第一方向上偏离鼠圈式耦合器的标称环形阻抗，并且其中，鼠圈式耦合器的输入端口和第二输出之间的第二传输线部分的特性阻抗在第二方向上偏离鼠圈式耦合器的标称环形阻抗，该第二方向与第一方向相反。

技术领域

根据本发明的实施例涉及一种用于将输入信号分发到两个或更多个信号输出的高频率功率分配器和一种用于基于来自两个或更多个信号输入的输入信号来获得输出信号的高频率功率组合器电路。

背景技术

功率分配器/组合器电路被广泛用于划分或组合高频率信号，并且是无线通信系统的重要设备，作为微波电路中的主要组件之一。有一些可能的结构用于设计射频功率分配器(组合器)。在下文中，将对功率分配器的可能结构给出简要介绍。

图1示出了射频(radio frequency，RF)功率分配器的可能结构。图1(A)表示威尔金森分配器，图1(B)表示鼠圈式(Rat-race)，图1(C)表示分支线，并且图1(D)表示吉赛尔分配器。在图1中，以“P”开头的参考符号表示RF功率分配器端口(RF端口)，即，信号输入/输出端口。图1中以“R”开头的参考符号所指示的所有元素都是电阻器。所有电阻器的电阻都等于电路的标称阻抗(R0，通常为50Ω)，但R1A除外，它是2*R0。图1中带有以“TL”开头的参考符号的所有元素都是传输线或传输线的一部分。所有这些在操作中心频率(f0)的中心处是四分之一波长(λ/4)，不包括TL4B，它是四分之三波长的长度。传输线TL1A、TL2A、TL1B、TL2B、TL3B、TL4B具有特性阻抗Z0＝R0*√2，传输线TL2C、TL4C、TL3D、TL4D具有特性阻抗Z0＝R0，传输线TL1C、TL3C具有特性阻抗Z0＝R0/√2，并且传输线TL5D、TL6D具有特性阻抗Z0＝R0/2。所描绘的结构类似于传输线的印刷电路实现(比如微带、带状线)。然而，所有的结构可以用任何类型的TEM或准TEM传输线来实现，比如同轴电缆、双线线路、微带、带状线、共面波导，等等。

图2示出了如图1所示的结构的理论性能。图2(A)表示图1(A)所示的威尔金森分配器的理论性能，图2(B)表示图1(B)所示的鼠圈式的理论性能，图2(C)表示图1(C)所示的分支线的理论性能，并且图2(D)表示图1(D)所示的吉赛尔分配器的理论性能。在图2中，对于所有图线：左y轴是非隔离端口之间的传输系数。右y轴是隔离端口之间的传输系数和不同RF端口处的回波损耗。曲线标签的线型与相应的曲线相同，并且被放置得靠近各自的y轴。所有的曲线都是用理想元件计算出来的。在图2中，结构的理论性能是通过使用散射参数S_ij来描述的。

图3示出了这些结构的进一步理论性能。图3(A)示出了威尔金森分配器的进一步理论性能。如图3(A)所示，威尔金森功率分配器是对称的(见图1(A))，因此散射参数的关系为S21＝S31，因此，幅度和相位都没有不平衡。

图3(B)示出了吉赛尔分配器的进一步理论性能。如图3(B)所示，吉赛尔分配器也是对称的(见图1(D))，因此散射参数的关系为S21＝S31：幅度和相位都没有不平衡。

当考虑评估工作带宽(Δf)时，即评估每个电路的工作带宽(Δf)有多宽的最有意义的参数是相对带宽(Δf/f0)。它可以通过回波损耗、幅度或相位不平衡用许多方式来定义。图4示出了一个表格，其指示出了图1中描绘的四个电路的相对带宽，假设：

1)15dB的回波损耗(图4所示表格的第2列)

2)0.5dB幅度不平衡(图4所示表格的第3列，第4列包含图4