本發(fā)明屬于射頻和微波電子領(lǐng)域，具體涉及一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器。

背景技術(shù)：

1、功分器發(fā)明于上世紀(jì)40年代，在此之后科研人員為了優(yōu)化功分器的性能做出了各種嘗試，設(shè)計(jì)出了不同結(jié)構(gòu)的功分器。常見(jiàn)的功分器有wilkinson功分器，bagley多邊形功分器和gysel功分器等，其中wilkinson功分器憑借其優(yōu)越的性能在微波通信領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了使用最多的微波無(wú)源器件之一。

2、1960年，wilkinson功分器被e.j.wilkinson發(fā)明，wilkinson功分器作為電阻性功分器，相比t型功分器具有高隔離度的特性。1968年s.b.cohn首次提出采用多級(jí)階梯阻抗變換拓展wilkinson功分器的帶寬，通過(guò)奇偶模分析法對(duì)原理進(jìn)行了解釋?zhuān)⒔o出了設(shè)計(jì)的方法和設(shè)計(jì)結(jié)果，后續(xù)人員只需查表便可以設(shè)計(jì)出性能優(yōu)異的寬頻帶wilkinson功分器。1977年，nobuo?nagai首次提出了平面結(jié)構(gòu)的功分器，用平面結(jié)構(gòu)的傳輸線與隔離電阻取代了之前的同軸線結(jié)構(gòu)，更易于加工和集成，使pcb版型功分器得到了廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)變介電常數(shù)介質(zhì)存在下的信號(hào)分配和隔離，本發(fā)明提供一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)在包括液晶層在內(nèi)的多層介質(zhì)中的等功率分配，具有低損耗、高隔離度的優(yōu)勢(shì)，具有較寬的工作帶寬。

2、為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，包括由下至上依次疊加的下層地板、介質(zhì)基板、下層玻璃基板、液晶層、上層玻璃基板、上層地板，其中，

4、介質(zhì)基板和下層玻璃基板之間還包括金屬條帶單元和貼片電阻單元，信號(hào)通過(guò)金屬條帶單元和貼片電阻單元進(jìn)行均勻分配和隔離；

5、所述金屬條帶單元包括多條依次連接的帶狀線，線寬均不相同；

6、所述貼片電阻單元包括多個(gè)用于隔離的電阻，所述電阻分布于金屬條帶的帶狀線間，阻抗大小各不相同。

7、進(jìn)一步的，所述金屬條帶單元的阻抗變換部分采用切比雪夫多節(jié)匹配變換器設(shè)計(jì)特性阻抗，變換階數(shù)為n。

8、進(jìn)一步的，所述貼片電阻個(gè)數(shù)與上一步所述的變換階數(shù)n相同，貼片電阻的尺寸大小相同，阻抗大小均不相同。

9、進(jìn)一步的，所述下層玻璃基板和上層玻璃基板的相對(duì)介電常數(shù)、厚度相同。

10、進(jìn)一步的，所述金屬條帶單元包括多條依次連接的金屬條帶，其中，

11、第一金屬條帶為直線型帶狀線，一端作為輸入端口，另一端連接第二金屬條帶；

12、第二金屬條帶為一端開(kāi)口的矩形框型帶狀線，第一金屬條帶與第二金屬條帶的矩形框型帶狀線未開(kāi)口的一端相連；

13、第三金屬條帶為t字框型帶狀線，所述t字框型帶狀線包括一端開(kāi)口的矩形框型帶狀線及與一端開(kāi)口連接的兩條平行直線型帶狀線，第三金屬條帶與第二金屬條帶之間通過(guò)第三金屬條帶的兩條平行直線型帶狀線相連；

14、第四金屬條帶為類(lèi)t字框型帶狀線，所述類(lèi)t字框型帶狀線包括兩端開(kāi)口的矩形框型帶狀線及與其中一端開(kāi)口連接的兩條平行直線型帶狀線，第四金屬條帶與第三金屬條帶之間通過(guò)第四金屬條帶的兩條平行直線型帶狀線相連；

15、第五金屬條帶為對(duì)稱(chēng)放置的兩條倒l型帶狀線，兩條倒l型帶狀線的短邊平行且與第四金屬條帶的矩形框型帶狀線的另一端開(kāi)口分別相連，兩條倒l型帶狀線的長(zhǎng)邊向遠(yuǎn)離彼此的方向分別延伸，作為左輸出端口，右輸出端口。

16、進(jìn)一步的，所述貼片電阻單元包含三個(gè)貼片電阻，第一貼片電阻位于位于第三金屬條帶的兩條平行直線型帶狀線之間，第二貼片電阻位于第四金屬條帶的兩條平行直線型帶狀線之間，第三貼片電阻位于第五金屬條帶的兩條倒l型帶狀線的短邊之間。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

18、本發(fā)明基于傳輸線理論和阻抗變換設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，該結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)多層介質(zhì)層中的液晶層的變介電常數(shù)特性，具有較低插入損耗、較高的隔離度以及超寬工作頻帶優(yōu)勢(shì)，插入損耗整體小于?3.6db。

技術(shù)特征：

1.一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，其特征在于，包括由下至上依次疊加的下層地板、介質(zhì)基板、下層玻璃基板、液晶層、上層玻璃基板、上層地板，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，其特征在于，所述金屬條帶單元的阻抗變換部分采用切比雪夫多節(jié)匹配變換器設(shè)計(jì)特性阻抗，變換階數(shù)為n。

3.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，其特征在于，所述貼片電阻個(gè)數(shù)與所述變換階數(shù)n相同，貼片電阻的尺寸大小相同，阻抗大小均不相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，其特征在于，所述下層玻璃基板和上層玻璃基板的相對(duì)介電常數(shù)、厚度相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，其特征在于，所述金屬條帶單元包括多條依次連接的金屬條帶，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，其特征在于，所述貼片電阻單元包含三個(gè)貼片電阻，第一貼片電阻位于位于第三金屬條帶的兩條平行直線型帶狀線之間，第二貼片電阻位于第四金屬條帶的兩條平行直線型帶狀線之間，第三貼片電阻位于第五金屬條帶的兩條倒l型帶狀線的短邊之間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于液晶材料的超寬帶威爾金森功分器，涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)設(shè)計(jì)傳輸線的長(zhǎng)度、特性阻抗以及采用特定的隔離電阻結(jié)構(gòu)完成了傳輸線間的阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)了微波信號(hào)在包括液晶層在內(nèi)的多層介質(zhì)中的均勻分配和隔離。將功分器在三維電磁場(chǎng)仿真軟件中進(jìn)行建模仿真，仿真結(jié)果表明其插入損耗整體小于3.6dB，相對(duì)帶寬達(dá)到100%。

技術(shù)研發(fā)人員：張巖,曹恒之,李世澤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6