專利名稱：耦合微帶線巴格萊多邊形(Bagley Polygon)功率分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種無源微波傳輸器件，確切地說，涉及一種耦合微帶線巴格萊多邊形(Bagley Polygon)功率分配器,屬于微波傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功率分配器是在微波射頻電路中用于功率分配或組合的ー種重要無源器件，因?yàn)槲Чβ史峙淦骶哂薪Y(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、成本低和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，故其被廣泛應(yīng)用于平衡功率放大器、Doherty功率放大器、平衡混頻器 和陣列天線等微波射頻電路中。隨著通信技術(shù)迅猛發(fā)展，需要將功率分配為三路或多路(奇數(shù)路)的需求，使得目前廣泛應(yīng)用的威爾金森(Wilkinson)功率分配器很難實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能；而Bagley Polygon功率分配器能很好地解決這個(gè)難題，并且其不包含諸如電阻之類的集總元件。傳統(tǒng)的Bagley Polygon功率分配器是利用四分之一和二分之一波長傳輸線的阻抗變換特性來實(shí)現(xiàn)的，其幾何尺寸相對龐大，輸出端ロ的信號(hào)相位存在固定且不可調(diào)整的差異。另外，傳輸線的特性阻抗是固定值，不具備靈活性和可調(diào)性，并且其只能端接標(biāo)準(zhǔn)的50 Ω負(fù)載。因此,傳統(tǒng)的Bagley Polygon功率分配器已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在高性能通信的發(fā)展需求。經(jīng)過對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)和專利進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn),有關(guān)Bagley Polygon功率分配器的研究主要集中于日本科學(xué)家Iwata Sakagami教授的研究小組，并且，其只是對傳統(tǒng)的Bagley Polygon功率分配器進(jìn)行一般性的改進(jìn)研究,并沒有涉及到對稱合微帶線的BagleyPolygon功率分配器進(jìn)行相關(guān)研究。而且，目前國內(nèi)對Bagley Polygon功率分配器的研究仍然屬于空白。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種稱合微帶線Bagley Polygon的功率分配器，本發(fā)明特點(diǎn)是具有奇數(shù)路的等分功率輸出，且對稱輸出端ロ相位及和其相鄰的輸出端ロ相位差能夠任意控制。再者，該裝置各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)都可靈活設(shè)計(jì)如耦合微帶線之間距離可任意設(shè)置，電路尺寸可控而實(shí)現(xiàn)小型化，使得該裝置的耦合微帶線在工程上容易制造，并且，除了第一節(jié)電長度為設(shè)定的0. 25波長以外，其他各節(jié)的耦合微帶線的電長度可為任意值。另外，采用簡單的平面結(jié)構(gòu)、沒有額外配件、易于集成化，價(jià)格低廉。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種耦合微帶線Bagley Polygon (巴格萊多邊形)功率分配器，由印制在介質(zhì)板上、作為功率分配器主體并用于實(shí)現(xiàn)匹配和傳輸特性轉(zhuǎn)換的稱合微帶線及其端ロ所構(gòu)成；其特征在于因Bagley Polygon功率分配器的阻抗匹配和傳輸特性只取決于該耦合微帶線的偶模特性阻抗，耦合微帶線的奇模特性阻抗具有在工程上容易實(shí)現(xiàn)前提下，能夠任意選取其特性阻抗數(shù)值而不改變功率分配器性能的特性；該裝置設(shè)有一個(gè)輸入端ロ，三個(gè)或三個(gè)以上任選的奇數(shù)個(gè)輸出端ロ，以及位于輸入與輸出端ロ之間、能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的任意奇數(shù)路功率等分的耦合微帶線；其中，輸入端ロ位于耦合微帶線的一端，其他各個(gè)輸出端ロ都是以該輸入端ロ為起點(diǎn)逆時(shí)針或順時(shí)針順序排列；與輸入端ロ相連接的耦合微帶線的電長度為設(shè)定長度，后續(xù)其他各節(jié)耦合微帶線的節(jié)數(shù)及其電長度、各節(jié)耦合微帶線的線寬、線間距都取決于應(yīng)用場合需要和器件特性而能夠任意選擇，且位于I禹合微帶線上下兩側(cè)對稱的兩個(gè)輸出端ロ的輸出信號(hào)相位相同、相鄰輸出端口和其他非對稱輸出端ロ之間的相位差是根據(jù)耦合微帶線的電長度變化而改變的，即通過改變耦合微帶線的節(jié)數(shù)和/或電長度就能分別實(shí)現(xiàn)輸出端口數(shù)量和/或各個(gè)輸出端ロ的相位的選擇和調(diào)整；這樣既能夠控制該裝置的形狀大小，又能任意控制各組對稱輸出端ロ之間以及對稱輸出端ロ與其相鄰非對稱輸出端ロ之間的相位差，還使該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成，能用于密集的集成電路中。本發(fā)明稱合微帶線Bagley Polygon功率分配器的創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是在保證Bagley Polygon功率分配器匹配和傳輸特性優(yōu)良的前提下,本發(fā)明采用I禹合微帶線線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，不需配置額外的元器件，結(jié)構(gòu)簡單、新穎，制造成本低廉；在易于工程實(shí)現(xiàn)的條件下，耦合微帶線的線寬和線間距都可以任意設(shè)置，故設(shè)計(jì)參數(shù)靈活、方便；除去第一節(jié)耦合微帶線以外，其余各節(jié)耦合微帶線的電長度是根據(jù)輸出端ロ相位差需要任意設(shè)置的，從而 能夠有效控制器件小型化與平面化，易于實(shí)現(xiàn)集成化，還能很好地解決任意奇數(shù)路的輸出功率等分的難題；因此，本發(fā)明可廣泛用于平衡功率放大器、Doherty功率放大器、平衡混頻器及陣列天線等微波射頻電路，其推廣應(yīng)用前景看好。


圖I是本發(fā)明稱合微帶線Bagley Polygon功率分配器的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例工作頻率在IGHz的三路耦合微帶線Bagley Polygon功率分配器的印制板示意圖。圖3是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例三路功率分配器的回波損耗及插入損耗的仿真和測試結(jié)果示意圖。圖4是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例三路功率分配器的相位仿真結(jié)果示意圖。圖5是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例工作頻率在IGHz的五路f禹合微帶線Bagley Polygon功率分配器的印制板示意圖。圖6是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例三路功率分配器的回波損耗及插入損耗的仿真和測試結(jié)果示意圖。圖7是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例五路功率分配器的相位仿真結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。本發(fā)明I禹合微帶線Bagley Polygon功率分配器也是由印制在介質(zhì)板上、作為功率分配器主體并用于實(shí)現(xiàn)匹配和傳輸特性轉(zhuǎn)換的耦合微帶線及其端ロ所構(gòu)成的。因?yàn)锽agleyPolygon功率分配器的阻抗匹配和傳輸特性只取決于該耦合微帶線的偶模特性阻抗，耦合微帶線的奇模特性阻抗具有在工程上容易實(shí)現(xiàn)前提下，能夠任意選取其阻抗數(shù)值而不改變功率分配器性能的特性。
參見圖1，具體介紹本發(fā)明功率分配器的結(jié)構(gòu)組成設(shè)有一個(gè)輸入端ロ，三個(gè)或三個(gè)以上任選的奇數(shù)個(gè)輸出端ロ，以及位于輸入與輸出端ロ之間、能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的任意奇數(shù)路功率等分的耦合微帶線；其中，用于輸入的端ロ I位于耦合微帶線的一端，其他各個(gè)輸出端ロ(端ロ 2、···、端ロ η+ 2、···、端ロ 2η + 2)都是以該輸入端ロ為起點(diǎn)逆時(shí)針或順時(shí)針順序排列(圖示為逆時(shí)針順序排列)；與輸入端ロ I相連接的耦合微帶線的電長度為設(shè)定長度(實(shí)施例的電長度為O. 25波長)，其奇模特性阻抗為Zm。，偶模特性阻抗的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種稱合微帶線Bagley Polygon (巴格萊多邊形)功率分配器，由印制在介質(zhì)板上、作為功率分配器主體并用于實(shí)現(xiàn)匹配和傳輸特性轉(zhuǎn)換的耦合微帶線及其端ロ所構(gòu)成；其特征在于因Bagley Polygon功率分配器的阻抗匹配和傳輸特性只取決于該耦合微帶線的偶模特性阻抗，耦合微帶線的奇模特性阻抗具有在工程上容易實(shí)現(xiàn)前提下，能夠任意選取其特性阻抗數(shù)值而不改變功率分配器性能的特性；該裝置設(shè)有一個(gè)輸入端ロ，三個(gè)或三個(gè)以上任選的奇數(shù)個(gè)輸出端ロ，以及位于輸入與輸出端ロ之間、能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的任意奇數(shù)路功率等分的耦合微帶線；其中，輸入端ロ位于耦合微帶線的一端，其他各個(gè)輸出端ロ都是以該輸入端ロ為起點(diǎn)逆時(shí)針或順時(shí)針順序排列；與輸入端ロ相連接的耦合微帶線的電長度為設(shè)定長度，后續(xù)其他各節(jié)耦合微帶線的節(jié)數(shù)及其電長度、各節(jié)耦合微帶線的線寬、線間距都取決于應(yīng)用場合需要和器件特性而能夠任意選擇，且位于耦合微帶線上下兩側(cè)對稱的兩個(gè)輸出端ロ的輸出信號(hào)相位相同、相鄰輸出端ロ和其他非對稱輸出端ロ之間的相位差是根據(jù)耦合微帶線的電長度變化而改變的，即通過改變耦合微帶線的節(jié)數(shù)和/或電長度就能分別實(shí)現(xiàn)輸出端口數(shù)量和/或各個(gè)輸出端ロ的相位的選擇和調(diào)整；這樣既能夠控制該裝置的形狀大小，又能任意控制各組對稱輸出端ロ之間以及對稱輸出端ロ與其相鄰非對稱輸出端ロ之間的相位差，還使該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成，能用于密集的集成電路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率分配器，其特征在于所述功率分配器與輸入端ロ相連接的耦合微帶線的電長度為O. 25波長，其奇模特性阻抗為Zm。，偶模特性阻抗的計(jì)算公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率分配器，其特征在于所述功率分配器后續(xù)各節(jié)耦合微 帶線的電長度為Ln，其奇模特性阻抗為Zn。，偶模特性阻抗的計(jì)算公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率分配器，其特征在于因?yàn)樵撗b置只關(guān)心輸入端ロ的回波損耗與器件插入損耗特性，且該兩個(gè)特性只取決于耦合微帶線的偶模特性阻抗，而與奇模特性阻抗無關(guān)，因此，每個(gè)功率分配器耦合微帶線的偶模特性阻抗是確定的；選取奇模特性阻抗時(shí)，只需考慮耦合微帶線的線寬和線間距在所選用的介質(zhì)板材的加工可行性；即確定該裝置的介質(zhì)板材后，根據(jù)介質(zhì)板材選用易于加工的尺寸所對應(yīng)的奇模特性阻抗值，就能夠獲得適宜、合理的耦合微帶線線寬和線間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率分配器，其特征在于所述耦合微帶線的線寬和線間距是采用微波仿真軟件先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)ADS計(jì)算獲得的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率分配器，其特征在于因工作頻率設(shè)定后，電長度能決定輸出信號(hào)的相位，故控制電長度就能實(shí)現(xiàn)該裝置中各組對稱輸出端ロ之間和對稱輸出端ロ與其相鄰非上下對稱位置輸出端ロ之間的相位差和該裝置的總體尺寸；然后，根據(jù)確定的各節(jié)耦合微帶線的偶模特性阻抗，相應(yīng)選擇后續(xù)各節(jié)耦合微帶線的奇模特性阻抗，再據(jù)此設(shè)計(jì)各節(jié)耦合微帶線的線寬和線間距，該裝置不同節(jié)數(shù)的耦合微帶線具有不同的偶模特性阻抗，同時(shí)，使得各節(jié)耦合微帶線的線寬和線間距也是不相同的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率分配器，其特征在于所述功率分配器為三路時(shí)，設(shè)有一個(gè)輸入端口和三個(gè)輸出端ロ，其耦合微帶線有2節(jié)，與輸入端ロ相連接的微帶耦合線的電長度Lm為O. 25波長，后續(xù)ー節(jié)耦合微帶線電長度L1能夠任意選取，以滿足器件小型化需求和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)對稱輸出端ロ與其相鄰輸出端ロ之間的任意相位差；這兩節(jié)耦合微帶線偶模特性阻抗分別為= ￥&和;在小于其對應(yīng)偶模特性阻抗且易于工程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，該兩節(jié)奇模特性阻抗Zm。和Z1。能夠任意選取，以滿足耦合微帶線寬和線間距的加工需求。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率分配器，其特征在于所述功率分配器為五路時(shí)，設(shè)有一個(gè)輸入端口和五個(gè)輸出端ロ，其耦合微帶線有3節(jié)，與輸入端ロ相連接的微帶耦合線的電長度Lm為O. 25波長，后續(xù)兩節(jié)耦合微帶線電長度L1和L2都能任意選取，以滿足器件小型化需求，并實(shí)現(xiàn)兩組對稱輸出端ロ之間、以及對稱輸出端ロ與其相鄰輸出端ロ之間的任意 相位差；這三節(jié)耦合微帶線偶模特性阻抗分別為 和Z1JZtl ;在小于其對應(yīng)偶模特性阻抗且易于工程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，該三節(jié)奇模特性阻抗Zm。，Z20和Zltj都能夠任意選取，以實(shí)現(xiàn)控制耦合微帶線寬和線間距的目的。
全文摘要
一種耦合微帶線Bagley Polygon功率分配器，設(shè)有一個(gè)輸入端口，三個(gè)或三個(gè)以上奇數(shù)個(gè)輸出端口，位于輸入與輸出端口之間、能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)奇數(shù)路功率等分的耦合微帶線；其中，連接輸入端口的耦合微帶線電長度為設(shè)定長度，后續(xù)各節(jié)耦合微帶線的節(jié)數(shù)及其電長度、各節(jié)耦合微帶線的線寬、線間距都取決于應(yīng)用場合和器件特性而任意選擇，且位于耦合微帶線上下兩側(cè)對稱的兩個(gè)輸出端口的輸出信號(hào)相位相同、相鄰輸出端口和其他非對稱輸出端口之間的相位差是根據(jù)耦合微帶線的電長度變化而改變的，即改變耦合微帶線的節(jié)數(shù)和/或電長度就能分別選擇和調(diào)整輸出端口數(shù)量和/或各個(gè)輸出端口的相位。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，參數(shù)靈活，易于工程實(shí)現(xiàn)和集成化，能控制各輸出端口相位。
文檔編號(hào)H01P5/12GK102868010SQ20121032014
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者吳永樂, 李久超, 劉元安, 黎淑蘭, 于翠屏, 蘇明 申請人:北京郵電大學(xué)