同轴线输入一分任意路微带功分器

摘要

本发明提供了一种同轴线输入一分任意路微带功分器，包括微带基板、功分器壳体、同轴电缆和同轴连接器，微带基板为正N边形，每一边的中心为输出端口，正面刻蚀N路微带阻抗变换线和微带线，微带线连通输出端口；微带基板固定在功分器壳体底部，微带基板与功分器壳体顶面之间留有空腔；同轴电缆一端通过功分器壳体的过孔，同轴电缆的内导体穿过微带基板的过孔与微带阻抗变换线连通；同轴电缆另一端接同轴连接器。本发明降低了微带变换段的特性阻抗，使微带线变宽，降低了微带损耗，提升了功分器的性能。

说明书

技术领域

本发明属于无线电范畴中的无源器件领域，涉及一种具有可分任意路的微带功分 器。

背景技术

在通信、雷达等领域中，微带功分器有着广泛的应用，典型的微带功分器是威尔 金森功分器，实现将一路输入信号分成两路输出的功能，如果要实现多路输出，就需 要多个威尔金森功分器的级联，增加了系统的复杂性。

申请号201110435370.4的专利是一种宽频微带功分器，主要解决传统微带功分器 带宽较窄的问题，采用多级微带线阻抗变换，实现了800-2500MHz的宽带匹配，也能 够分成多路输出，实现了一路微带输入、多路输出的功分功能。

申请号20121028098.X的专利是一种高功率宽频微带功分器，克服了传统功分器 体积大、结构复杂、频带宽度不理想的缺点。但是，该功分器是一分二输出，不能实 现多路输出。

申请号201010000282.7的专利实现了一种任意功分比输出的功分器，对于不同的 功分比，采用不同形式的功率分配方法，特别是克服了功分比较大时传统功分器微带 线线宽较小，不利于加工的缺点。该功分器主要是一路输入两路输出。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种一分任意路的微带功分器，使得同轴 输入的信号可分成需要的路数输出，且损耗较小，具有较高的相位和幅度一致性，特 别是当输出路数较多时，微带线线宽适中，易于加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括微带基板、功分器壳体、同轴 电缆和同轴连接器。

所述的微带基板为正N边形，N为所需一分任意路的路数，微带基板每一边的中心 为输出端口，微带基板中心预留过孔；微带基板正面刻蚀N路微带阻抗变换线和微带 线，每一路均由相同的微带阻抗变换线和微带线同轴串接，微带线连通输出端口；所 述的功分器壳体与微带基板形状一致，底部中心预留过孔；微带基板固定在功分器壳 体内，微带基板背面与功分器壳体底面紧密接触，微带基板正面与功分器壳体顶面之 间留有空腔；同轴电缆一端通过功分器壳体的过孔，同轴电缆的内导体穿过微带基板 的过孔与微带阻抗变换线连通；同轴电缆另一端接同轴连接器。

所述的同轴连接器使用50欧姆同轴接口，微带线使用50欧姆微带线路。

所述同轴电缆的长度是四分之一波长。

所述的微带基板厚1mm，介电常数2.2。

所述的同轴电缆采用型号为SFT-50-5.2的同轴线，外导体内径5.2mm，用直径 2.5mm的铜线替换同轴内导体。

本发明的有益效果是：实现了同轴线输入的微带多路功分功能，采用一节同轴阻 抗变换段，降低了微带变换段的特性阻抗，使微带线变宽，降低了微带损耗，提升了 功分器的性能。

附图说明

图1是本发明的功分器微带线示意图；

图2是本发明的功分器侧视图，包括同轴阻抗变换段的示意结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明的同轴线从微带基板中心底部向微带线馈电，在馈电处，微带线向周围一 分N路。包括微带基板1，功分器外壳6，特性阻抗为Z的同轴线7，50欧姆同轴接头8 和微带输出端口5。微带基板1上刻蚀N路微带阻抗变换线3，微带线4。

输入端口使用标准50欧姆同轴接口，输出端口使用50欧姆微带线路。

同轴线在微带中心向微带线馈电，在同轴馈电点处，微带线向外发散分成N路。 这样，可使多路功分后，各支路之间有较高的相位一致性和幅度一致性，且避免了使 用威尔金森功分器时需要多级级联，降低了系统复杂度。

若50欧姆同轴线直接向微带馈电，微带线再一分N路，为使阻抗匹配，采用四分 之一波长阻抗变换，当N较大时，微带阻抗变换段阻抗值会较高，线较细，例如N取7 时，在厚度1mm，介电常数2.2的介质基板上，变换段阻抗值为欧姆，线 宽只有0.45mm。较细的线宽会增加微带线传输损耗，同时也使加工难度增加。

本发明采用两节阻抗变换，第一节阻抗变换采用同轴线形式，第二节采用微带形 式。功分器一分N路，则等效的每一路的阻抗是从50N欧姆变换到50欧姆。根据切比雪 夫多节阻抗变换原理，第一节变换段阻抗值为50N/z欧姆，第二节变换段阻抗值为50z 欧姆，其中z是归一化的第二节阻抗值，可根据切比雪夫公式或查表得到(《微带电路》， 清华大学出版社)，该值比小得多。采用两节阻抗变换，微带阻抗变换段的阻抗值 减小，微带线变宽，降低了导体损耗。

N路第一节阻抗变换段并联，就得到同轴线的特性阻抗Z＝50/z，据此得到同轴线 的内径和外径。该节同轴线的长度是四分之一波长。将此段同轴线弯曲后接50欧姆的 同轴接头。

首先确定功分器分路数N，则等效的每一路的阻抗是从50N欧姆变换到50欧姆；根 据切比雪夫阻抗变换计算出两节变换段阻抗值，第一节变换段阻抗值为50N/z欧姆，第 二节变换段阻抗值为50z欧姆。对应的同轴线变换段的阻抗值是50/z。

根据阻抗值计算出相应的微带线宽度和同轴线内外导体尺寸，利用电磁仿真软件 进行优化计算，得到最终的N路微带阻抗变换线3和同轴线7尺寸。同轴线的外导体尺 寸可以采用一种标准同轴线的尺寸，这样只需优化计算内导体的直径a。

根据仿真结果，加工出刻蚀有相应导带的微带基板。微带基板切割成N边形，每 一边都有一个输出端口5。

截取一段长度为四分之一波长的标准50欧姆半刚性同轴电缆，用直径为a的铜线替 换该同轴电缆的内导体，该段同轴电缆特性阻抗即为50/z欧姆。

该段同轴电缆弯曲90°，一端接50欧姆同轴接头，另一端向微带基板中心馈电，同 轴电缆固定在功分器壳体背面。

完成微带功分器的设计和制作。

实施例

设计一个工作频率在650MHz～900MHz的一分7微带功分器，图1是该功分器基板 部分，微带基板1厚1mm，介电常数2.2，阻抗变换段3的特性阻抗84欧姆，导带宽度为 1.3mm，长度68.5mm，50欧姆微带线4宽度3.1mm。微带基板裁剪成7边形，每一边的 中心是输出端口5，微带基板中心预留过孔2，孔直径2.5mm。半刚同轴电缆7采用型号 SFT-50-5.2的同轴线，其外导体内径5.2mm，用直径2.5mm的铜线替换同轴内导体，得 到特性阻抗30欧姆的同轴电缆。

功分器壳体6与微带基板形状一致，其内腔高度10mm，壳体底部中心预留过孔， 过孔直径与同轴电缆7外径一致。

微带基板1固定在功分器壳体6内，基板背面与壳体底面紧密接触。同轴电缆7一端 通过壳体过孔，其内导体穿过基板过孔2与微带线焊接在一起。

同轴电缆7弯曲90°，另一端接50欧姆同轴连接器8，并固定在支撑体9上。

该功分器将同轴输入的射频功率等分为7路，并经微带端口输出，工作频带可达到 30％，且损耗较小，各路输出之间具有较高的相位幅度一致性。