[发明专利]一种基于三线耦合结构的四路滤波型功分器

说明书

技术领域

本发明涉及微波无源器件，尤其是涉及一种基于三线耦合结构的四路滤波型功分器。

背景技术

近年来，随着微波和射频技术的迅猛发展，有着高质量信号传输和集成化小型化优点的微波电路越来越受到青睐([1]D.M.Pozar,Microwave Engineering,第三版.New York,NY,USA:Wiley,2005)。功分器具有信号分离和合成功能，被广泛应用在一些微波和射频电路中，如功率合成系统、阵列天线、混频器和倍频器等等。滤波器具有滤除无用信号的能力，因此也被广泛应用在射频微波电路中([2]G.L.Matthaei,L.Young,and E.M.T.Jones,Microwave filters,impedance-matching networks,and coupling structures.Norwood,MA:Artech House,1980)。在很多应用中，滤波器和功分器都需要连接在电路中，用来分配信号和滤除无用信号。传统的系统设计中，通常采用各自独立的器件来实现这两个功能。但是这样会导致大体积，高插损。因此，设计一个具有滤波功能的功分器可以有效地缩小尺寸，降低成本，减少插损([3]X.Y.Zhang,K.X.Wang and B.J.Hu,“Compact filtering power divider with enhanced second-harmonic suppression,”IEEE Microwave and Wireless Components Letters,vol.23,no.9,pp.483-485,Sep.2013.)。

为了在满足高性能设计的基础上适应电路更加小型化的发展趋势，许多学者做出了大量的研究工作，并在许多领域取得重要成果。滤波型功分器主要有两类：一类是谐波抑制型；一类是带通响应型。其中设计理论都相对比较完善的谐波抑制型功分器主要实现方法有：(a)缺陷地法(DGS)，这种方法是在原有的微带线结构的接地板上蚀刻出缺陷结构，利用其带阻性能和慢波效应实现抑制谐波的特性，所以这种结构也具备了小型化的特点。但由于缺陷地结构的尺寸与所要抑制的谐波频率对应的波长有关，在不改变原电路板尺寸大小情况下能构造的DGS结构个数有限，故一般只能抑制一两个谐波。同时，DGS结构的功分器需要悬置安装。(b)电磁带隙结构(EBG)法，其优点是产生的阻带宽且深，但在通带内的纹波较大。(c)开路分支线法，这种方法增加了设计的灵活性，而且结构简单，对谐波的抑制效果也非常好，但是尺寸小型化比较困难。目前带通响应型功分器的实现技术方案各异，结构种类不同，性能也有很大的差别。但是从近年来的发展现状来看，基本步骤是，先确定功分器所需的滤波特性，相应地选择一个滤波器并通过理论分析，拓展成一个具有带通响应特性的功分器。当然，这种理论并不是很成熟，很多该类型的功分器的体积往往设计的很大，且隔离度不是很好。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供具有宽通带、小型化、可靠性能高、结构简单以及性能优越等特点的一种基于三线耦合结构的四路滤波型功分器。

本发明的五条输入输出馈线由50Ω微带线构成，微带线串联一个阶跃阻抗结构，分成上下对称的两条支路，每条支路由三线耦合结构、金属化过孔接地结构、弯折微带线、Wilkinson二路功分结构及接在两个三线耦合结构之间的一个隔离电阻和接在Wilkinson二路功分结构中的两个隔离电阻组成；

所述阶跃阻抗结构包括两节特性阻抗不同的矩形微带线串联在电路中，所述三线耦合结构包括三条宽度相同的矩形微带线，三条微带线互相平行靠近且间隙相同，在三线耦合结构中间微带线末端接有一个金属化过孔接地结构；所述弯折微带线接在三线耦合结构一端，所述Wilkinson二路功分结构包括并联接在弯折微带线之后的两条支路微带线以及连接在这两条微带线末端之间的100Ω隔离电阻。

所述五条输入输出馈线50Ω微带线由通带中心频率、基板参数等计算得到，50Ω微带线线宽为1.13mm，接同轴线缆的特性阻抗均为50Ω。

所述阶跃阻抗结构呈结构对称，两节矩形微带线的参数分别为：第一节微带线长度L1为2.2mm，宽度W1为3.6mm；第二节微带线长度L2为1.6mm，宽度W2为0.1mm。