專利名稱：一種高功率寬帶四路功率分配、合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率分配、合成器，具體涉及一種傳輸線型高功率寬帶四路功 率分配、合成器。
背景技術(shù)：
RF功率分配\合成器，特別是作為射頻信號(hào)功率合成器件用于RF功率放大 器中，其典型的用法如圖1。
隨著射頻發(fā)射機(jī)中功率放大器的發(fā)展，功率承受能力成為其設(shè)計(jì)瓶頸，它 的高成本也成為設(shè)計(jì)中必須考慮的因素之一 。解決這一 問(wèn)題的方法就是采用分 合的方法。首先將使用功率分配器射頻信號(hào)等功率的分開，通過(guò)放大器放大， 然后再通過(guò)功率合成器合成。這種方法存在一個(gè)缺點(diǎn)，功分器使用普通的變壓 器或感性容性器件達(dá)到阻抗匹配，這些器件屬于窄帶元件，就決定了功分器不 能使用在寬帶功率放大器中。功率分配、合成器的窄帶特性嚴(yán)重限制了它的使 用范圍。
美國(guó)專利4774481提供了解決功率分配、合成器這一缺點(diǎn)的方法，首次使 用相位補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣吖Ψ制鞯墓ぷ黝l率，使得功分器的帶寬達(dá)到20-500 MHz。但是由于其使用的阻抗變換器同樣受限于傳輸線的長(zhǎng)度，因此工作頻率 低于500 MHz。同時(shí)它引入多個(gè)連接點(diǎn)，造成電路結(jié)構(gòu)不連續(xù)，從而增加了損 耗。
因此用于射頻發(fā)射系統(tǒng)中的功分器，需要頻帶更寬，功率容量更大和和損 耗更低等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是如何提供一種高功率寬帶頻的四路功率分配、合 成器，該功率分配、合成器克服了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，具有低損耗、頻帶 更寬、功率容量更大的特點(diǎn)。
本發(fā)明所提出的技術(shù)問(wèn)題是這樣解決的提供一種高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于，包括一個(gè)升阻抗變換器和兩個(gè)降阻抗變換器，所述 升阻抗變換器將系統(tǒng)信號(hào)一分為二，將阻抗變?yōu)樵杩沟亩?，在其兩個(gè)輸出 端分別連接一個(gè)所述的降阻抗變換器，再將信號(hào)一分為二，阻抗變回原抗阻，
信號(hào)一分為四，其中
① 所述升阻抗變換器包括一個(gè)鐵氧體磁芯、兩個(gè)隔離電阻、兩根同軸電纜 傳輸線和兩個(gè)相位補(bǔ)償同軸電纜，所述兩根同軸電纜傳輸線交叉穿過(guò)鐵氧體磁 芯，在一端，兩根同軸電纜傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體相連接，另一端內(nèi)導(dǎo)體分離并具有 間隔度而構(gòu)成兩個(gè)輸出端，同時(shí)同軸電纜傳輸線兩端的外導(dǎo)體分別與各自的相 位補(bǔ)償同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體連接，兩個(gè)隔離電阻分別跨接在兩根同軸電纜傳輸線 的外導(dǎo)體上；
② 所述降阻抗變換器包括一個(gè)鐵氧體磁芯、兩個(gè)隔離電阻、兩根同軸電纜 信號(hào)線以及兩個(gè)相位補(bǔ)償同軸電纜，所述兩根同軸信號(hào)線分別穿過(guò)一個(gè)鐵氧體 磁芯，并且對(duì)應(yīng)端的內(nèi)導(dǎo)體相連，外導(dǎo)體通過(guò)隔離電阻相連，兩個(gè)相位補(bǔ)償同 軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體分別與兩個(gè)同軸信號(hào)線未連接端的內(nèi)導(dǎo)體相連構(gòu)成兩個(gè)信號(hào)輸 出端，兩者的外導(dǎo)體分別連接另一根信號(hào)線的外導(dǎo)體。
按照本發(fā)明所提供的高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于，升 阻抗變換器中隔離電阻阻值等于同軸電纜傳輸線的特征阻抗的兩倍；降阻抗變 換器中隔離電阻阻值等于同軸信號(hào)線的特征阻抗。
按照本發(fā)明所提供的高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于，升 阻抗變換器中相位補(bǔ)償同軸電纜的長(zhǎng)度和同軸電纜傳輸線的長(zhǎng)度相同；降阻抗 變換器中相位補(bǔ)償同軸電纜的長(zhǎng)度和同軸電纜信號(hào)線的長(zhǎng)度相同。
按照本發(fā)明所提供的高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于，升 阻抗變換器以及降阻抗變換器中同軸電纜信號(hào)線、同軸電纜傳輸線和相位補(bǔ)償 同軸電纜中外導(dǎo)體沒(méi)有產(chǎn)生連接關(guān)系的外導(dǎo)體都接地，接地點(diǎn)共地。
本發(fā)明的去除了現(xiàn)有功率分配、合成器單一的阻抗變換器，引入具有功率分 配的升阻抗變換器與降阻抗變換器，同時(shí)增加相位補(bǔ)償同軸電纜線，因此該功率 分配、合成器輸入輸出駐波低于1.4，分離端隔離度高于20dB，并可承受大功率不平衡信號(hào)。本發(fā)明鐵氧體磁芯能在低頻端提供足夠高的感抗，做為傳統(tǒng)低頻變 換器，而在高頻段同軸線則為傳輸線，和相位補(bǔ)償傳輸線構(gòu)成變換器，解決了現(xiàn)
有傳輸線功分器中傳輸線長(zhǎng)度對(duì)上限工作頻率的限制，提高了工作頻率；同軸電
纜取代漆包線，從而實(shí)現(xiàn)了寬帶和高功率。


圖l是射頻系統(tǒng)中使用功分合成的例子；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明中升阻抗變換器的示意圖。
其中，1、公共端口， 2、同軸電纜傳輸線，3、同軸電纜傳輸線，4、相位 補(bǔ)償電纜，5、相位補(bǔ)償電纜，6、外導(dǎo)體(端口 )， 7、外導(dǎo)體(端口 )， 7、夕卜 導(dǎo)體(端口)， 8、外導(dǎo)體(端口)， 9、外導(dǎo)體(端口)， 10、隔離電阻，11、隔 離電阻，12、內(nèi)導(dǎo)體(輸出端)，13、內(nèi)導(dǎo)體(輸出端)，14、降阻抗變換器(接 入端)，15、內(nèi)導(dǎo)體，16、內(nèi)導(dǎo)體，17、外導(dǎo)體，18、外導(dǎo)體，19、內(nèi)導(dǎo)體，20、 內(nèi)導(dǎo)體，21、外導(dǎo)體，22、外導(dǎo)體，23、內(nèi)導(dǎo)體，24、外導(dǎo)體，25、外導(dǎo)體， 26、外導(dǎo)體，27、外導(dǎo)體，28、外導(dǎo)體，29、外導(dǎo)體，30、內(nèi)導(dǎo)體，31、內(nèi)導(dǎo) 體，32、內(nèi)導(dǎo)體，33、外導(dǎo)體，34、降阻抗變換器(接入端)，35、內(nèi)導(dǎo)體，36、 內(nèi)導(dǎo)體，37、外導(dǎo)體，38、外導(dǎo)體，39、外導(dǎo)體，40、外導(dǎo)體，41、內(nèi)導(dǎo)體， 42、內(nèi)導(dǎo)體，43、外導(dǎo)體，44、隔離電阻，45、外導(dǎo)體，46、內(nèi)導(dǎo)體，47、內(nèi) 導(dǎo)體，48、內(nèi)導(dǎo)體，49、內(nèi)導(dǎo)體，50、外導(dǎo)體，51、外導(dǎo)體，52、外導(dǎo)體，53、 外導(dǎo)體，54、輸出端，55、輸出端，56、輸出端，57、輸出端，58、電纜信號(hào) 線，59、與58同軸的電纜信號(hào)線，60、相位補(bǔ)償同軸電纜，61、相位補(bǔ)償同走 電纜，62、電纜信號(hào)線，63、電纜信號(hào)線，64、相位補(bǔ)償同軸電纜，65、相位 補(bǔ)償同軸電纜，66、內(nèi)導(dǎo)體，67、外導(dǎo)體，68、內(nèi)導(dǎo)體，69、外導(dǎo)體，70、內(nèi) 導(dǎo)體，71、外導(dǎo)體，72、內(nèi)導(dǎo)體，73、內(nèi)導(dǎo)體，74、主控振蕩器，75、功率分 配器，76、功率放大器，77、功率放大器，78、功率放大器，79、功率放大器， 80、功率合成器，81、信號(hào)輸出端，82、 4失氧體》茲芯。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
在50歐姆系統(tǒng)中，四路高功率寬帶功分器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖3所示的 是升阻抗變換器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，包括鐵氧體磁芯82、同軸電纜傳輸線2和3，隔 離電阻10和11,相位補(bǔ)償同軸電纜4和5，其中兩根同軸電纜傳輸線2和3的 內(nèi)導(dǎo)體體連接在公共端口 1,然后兩者交叉穿過(guò)鐵氧體磁芯82，外導(dǎo)體6和8 連接相位補(bǔ)償同軸電纜4的內(nèi)導(dǎo)體66和68,同樣外導(dǎo)體7和9分別連接相位補(bǔ) 償同軸電纜5的內(nèi)導(dǎo)體7和72,隔離電阻10和11 ^爭(zhēng)接在兩才艮信號(hào)線的外導(dǎo)體 上，即外導(dǎo)體6、 7和8、 9，此時(shí)相位補(bǔ)償同軸電纜4和5的長(zhǎng)度與同軸電纜傳 輸線2、 3的長(zhǎng)度相同，隔離電阻在數(shù)值上等于同軸電纜的特征阻抗的兩倍即為 IOO歐姆。經(jīng)過(guò)升阻抗變換器，信號(hào)一分為二，分別從內(nèi)導(dǎo)體12 (端口 )、內(nèi)導(dǎo) 體13 (端口 )輸出，進(jìn)入降阻抗變換器接入端14和34,此時(shí)系統(tǒng)的特征阻抗 變?yōu)?00歐姆。
如圖2所示，從接入端14引出兩根同軸電纜信號(hào)線58和59分別單獨(dú)穿過(guò) 一個(gè)鐵氧體》茲芯83和84,內(nèi)導(dǎo)體15和16相連，它們都具有長(zhǎng)度相同的相位補(bǔ) 償同軸電纜60和61,外導(dǎo)體(端口 ) 17與相位補(bǔ)償同軸電纜61的內(nèi)導(dǎo)體32 相連，而外導(dǎo)體(端口 ) 18則與相位補(bǔ)償同軸電纜60的內(nèi)導(dǎo)體31相連，隔離 電阻23跨接在同軸電纜信號(hào)線58和59的外導(dǎo)體17和18上，此時(shí)隔離電阻23 數(shù)值上等于同軸電纜信號(hào)線的特征阻抗即100歐姆，電纜信號(hào)線58和相位補(bǔ)償 同軸電纜60的內(nèi)導(dǎo)體19以及內(nèi)導(dǎo)體30相連，作為輸出端54;同樣內(nèi)導(dǎo)體20、 內(nèi)導(dǎo)體33相連接構(gòu)成端口 55。同時(shí)，外導(dǎo)體24、 26、 29、 28、 27、 25接地， 這樣降阻抗變換器把^妄入端14的信號(hào)等功率的分為兩部分，分別從端口 54和 55輸出，同時(shí)將IOO歐姆阻抗系統(tǒng)變回到50歐姆阻抗系統(tǒng)，完成信號(hào)的分離。 本發(fā)明四路功率分器包含兩個(gè)上述的降阻抗變換器，從而達(dá)到一分四的效果。
上述的得到的四路功分器器具有如下特點(diǎn)
1. 頻率范圍20 800MHz,
2. 插入損庫(kù)毛s0.6dB,
3. 輸入輸出駐波
4. 隔離度》20 dB n
權(quán)利要求
1、一種高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于，包括一個(gè)升阻抗變換器和兩個(gè)降阻抗變換器，所述升阻抗變換器將系統(tǒng)信號(hào)一分為二，將阻抗變?yōu)樵杩沟亩?，在其兩個(gè)輸出端分別連接一個(gè)所述的降阻抗變換器，再將信號(hào)一分為二，阻抗變回原抗阻，信號(hào)一分為四，其中①所述升阻抗變換器包括一個(gè)鐵氧體磁芯、兩個(gè)隔離電阻、兩根同軸電纜傳輸線和兩個(gè)相位補(bǔ)償同軸電纜，所述兩根同軸電纜傳輸線交叉穿過(guò)鐵氧體磁芯，在一端，兩根同軸電纜傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體相連接，另一端內(nèi)導(dǎo)體分離并具有間隔度而構(gòu)成兩個(gè)輸出端，同時(shí)同軸電纜傳輸線兩端的外導(dǎo)體分別與各自的相位補(bǔ)償同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體連接，兩個(gè)隔離電阻分別跨接在兩根同軸電纜傳輸線的外導(dǎo)體上；②所述降阻抗變換器包括兩個(gè)鐵氧體磁芯、一個(gè)隔離電阻、兩根同軸信號(hào)線以及兩個(gè)相位補(bǔ)償同軸電纜，所述兩根同軸信號(hào)線分別穿過(guò)一個(gè)鐵氧體磁芯，并且對(duì)應(yīng)端的內(nèi)導(dǎo)體相連，外導(dǎo)體通過(guò)隔離電阻相連，兩個(gè)相位補(bǔ)償同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體分別與兩個(gè)同軸信號(hào)線未連接端的內(nèi)導(dǎo)體相連構(gòu)成兩個(gè)信號(hào)輸出端，兩者的外導(dǎo)體分別連接另一根信號(hào)線的外導(dǎo)體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于， 升阻抗變換器中隔離電阻阻值等于同軸電纜傳輸線的特征阻抗兩倍；降阻抗變 換器中隔離電阻阻值等于同軸信號(hào)線的特征阻抗。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于， 升阻抗變換器以及降阻抗變換器中同軸電纜信號(hào)線、同軸電纜傳輸線和相位補(bǔ) 償同軸電纜中外導(dǎo)體沒(méi)有產(chǎn)生連接關(guān)系的外導(dǎo)體都接地，接地點(diǎn)共地。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于， 升阻抗變換器中相位補(bǔ)償同軸電纜的長(zhǎng)度和同軸電纜傳輸線的長(zhǎng)度相同；降阻 抗變換器中相位補(bǔ)償同軸電纜的長(zhǎng)度和同軸電纜信號(hào)線的長(zhǎng)度相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高功率寬帶四路功率分配、合成器，其特征在于，包括一個(gè)具有功率分配/合成功能的升阻抗變換器和兩個(gè)具有功率分配/合成功能的降阻抗變換器，減少兩個(gè)常規(guī)阻抗變換器，優(yōu)化了傳輸線功率分配、合成器的結(jié)構(gòu)；在低頻端鐵氧體磁芯提供足夠高的感抗，而在高頻端相位補(bǔ)償傳輸線降低傳輸線長(zhǎng)度對(duì)上限工作頻率限制，拓寬工作頻段；同軸電纜傳輸線取代漆包線，提高了功率容量。該功率分配、合成器克服了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，具有低損耗、頻帶更寬、功率容量更大的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P5/12GK101465457SQ20091005814
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者何澤濤, 波 杜, 杰 楊, 王華磊, 玉 石, 欣 蔣, 趙寶林, 慧 鐘 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)