[发明专利]一种频率大范围可重构的功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及第五代移动通信射频前端的功率分配和功率合成器件，具体涉及一种工作频率大范围可调的可重构功率分配器。

背景技术

第五代移动通信系统是是国家战略性高技术产业，是典型的技术密集型与服务型IT产业，其发展前景十分广阔，是继蜂窝移动通信和互联网之后，全球发展最快的信息产业，多个国家和组织都在大力研究第五代移动通信系统。第五代移动通信系统已经成为国内外移动通信领域的研究重点，2013年初欧盟在第7框架计划中启动了面向第五代通信研发的METIS(mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society)项目。加快我国对于第五代通信技术的科技研究步伐已经刻不容缓。

随着第五代移动通信系统的发展，对于可以实时重构其性能和功能的新型射频前端的需求越来越大。例如第五代移动通信系统中的认知无线电技术通过感知环境中的无线信号频率和功率水平调整本机发射的信号频率和功率水平，从而实现频谱的有效利用；在第五代移动通信系统中还将采用大规模MIMO天线阵实现电磁波信号的方向图重构。如果在上述系统中采用传统的非重构功率分配器，势必要在不同的工作频率上配置不同的功率分配器，这既增加了系统的复杂性，也使得射频前端的体积增大。为此，有必要在射频前端子系统中采用具有实时重构其性能和功能的可重构功率分配器和功率合成器简化系统结构和缩小系统体积。但是，目前对于在较大范围内实施重构其工作频率的频率可重构功率分配器还没有较为深入的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种频率大范围可重构的功率分配器，使所述频率大范围可重构的功率分配器可在较大的范围内对其频率内进行实时调节，实现在较大频率范围内的工作频率实时重构，从而简化系统结构并缩小系统体积。

本发明利用微带传输线实现了基于微带传输线的频率大范围可重构的单频Wilkinson功分器，并在所述频率大范围可重构的功率分配器的第二端口和第三端口之间以实现了所述两个端口上提供功率水平相等的电磁波信号的要求，并且在一定频率之间能很好地满足功率分配器的性能要求。此外，本发明还具有小型化、便于加工的特点。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种频率大范围可重构的功率分配器，包括单频的Wilkinson功分器、基于电压调节的π形电路结构、微带传输线、介质基板和地板金属层；所述基于电压调节的π形电路结构、微带传输线附着在介质基板的一侧，地板金属层附着在介质基板的另一侧。

所述单频Wilkinson功分器，其特征在于所述单频Wilkinson功分器包括第一微带传输线、第二微带传输线、第三微带传输线、第四微带传输线、第五微带传输线、π形电路结构和隔离电阻R；第一微带传输线的一端作为所述频率大范围可重构的功率分配器的第一端口，第一微带传输线的另一端连接第二微带传输线的一端和第三微带传输线的一端；第二微带传输线的另一端连接第一π形电路结构的一段，第一π形电路结构的另一端连接第四微带传输线的一端，第四微带传输线的另一端作为所述频率大范围可重构的功率分配器的第二端口；第三微带传输线的另一端连接第二π形电路结构的一端，第二π形电路结构的另一端连接第五微带传输线的一端，第五微带传输线的另一端作为所述频率大范围可重构的功率分配器的第三端口；隔离电阻R跨接在第四和第五微带传输线之间。

所述π形单元，其特征在于所述π形电路结构中的第一电容一端接地，第一电容的另一端分别与π形电路结构中的电感的一端和π形电路结构中的变容二极管一端连接，π形电路结构中的电感的另一端和π形电路结构中变容二极管的另一端均与第二电容的一端连接，第二电容的另一端接地；π形电路结构第一电容不接地一端作为π形电路结构的第一端口，π形电路结构第二电容不接地的一端作为π形电路结构的第二端口。

所述频率大范围可重构的功率分配器，其特征在于所述频率大范围可重构的频率分配器的第一至第三端口的输出阻抗为Z₀；第一微带传输线、第四微带传输线、第五微带传输线的特征阻抗为Z₀；第二微带传输线、第三微带传输线的特征阻抗为这种设置使得功分器输入输出端的插入损耗在其工作范围内都比较小。