本发明涉及电子通信,尤其涉及一种任意功分比功分器。
背景技术:
1、现代移动通信天线中,功分器在天线馈电网络里起着重要的作用。目前,在射频网络中,为了实现天线阵面的低副瓣以及赋形的等要求,需要不同端口之间的功率幅度存在一定的差值。目前,为了实现端口之间不同功分比,一般采用wilkinson功分电路以及耦合线等方式。这些方法均存在一定不足,即当功分比差值要求在6db-20db之间的时候,wilkinson功分电路由于功分比太大,导致传输线线宽太小,在工程上无法实现或者实现代价太大;对于耦合线,功分比差值在6db-20db之间时候,耦合度又太高,导致耦合线间距太近,同样在工程上无法实现或者实现代价太大。
2、目前,一相控阵雷达接收网络要求实现需要功分器在20%的相对带宽内,功分比差值最大的两个输出端口间所输出信号的幅度差在10db,且相位一致性要求满足±5°。而采用传统的wilkinson功分电路以及耦合线等方式,无法满足相控阵雷达天馈线系统要求。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种任意功分比功分器,以解决使用传统wilkinson功分电路以及耦合线等电路无法实现6db-20db大功分比的问题,同时保证输出端口相位一致以及高隔离度。
2、本发明提供了一种任意功分比功分器,包括若干wilkinson功分电路,并通过预定义拓扑方式将信号分配再合成以实现输出端口任意功分比的功能。
3、作为优选的,所述预定义拓扑方式包括基态拓扑电路和扩展拓扑电路,所述基态拓扑电路包括第一等分wilkinson功分电路、第二等分wilkinson功分电路、第一不等分功分电路、第二不等分功分电路和第三不等分功分电路,所述第一不等分功分电路分别与第二不等分功分电路和第三不等分功分电路连接至第一等分wilkinson功分电路,同时所述第二等分wilkinson功分电路分别与第二不等分功分电路和第一等分wilkinson功分电路连接;所述的扩展拓扑电路由3个基态拓扑电路组成。
4、作为优选的,所述的基态拓扑电路中,通过调整拓扑电路中不等分wilkinson功分电路的功分比,能够实现在20%带宽内,输出口功分比差值为10db以下;所述的扩展拓扑电路中,基于基态拓扑电路进行扩展,能够实现20%带宽内,输出口功分比差值为10db以上。
5、作为优选的,信号由in1输入端口输入所述第一不等分功分电路的输入端,所述第一不等分功分电路的第一输出端与所述第二不等分功分电路的输入端连接,所述第一不等分功分电路的第二输出端与所述第三不等分功分电路的输入端连接,所述第一等分wilkinson功分电路的两个输入端分别与所述第二不等分功分电路的第二输出端和所述第三不等分功分电路的第一输出端连接,所述第二不等分功分电路的第一输出端与所述第二等分wilkinson功分电路的输入端连接,所述第二等分wilkinson功分电路的输出端从o1_1输出端口输出,所述第三不等分功分电路的第二输出端从o1_2输出端口输出,且o1_1输出端口与o1_2输出端口的功分比差值为9.90db~10.08db。
6、作为优选的,每个所述不等分wilkinson功分电路中,通过调整线宽w1_1和线宽w1_2的差值控制wilkinson功分电路的功分比。
7、作为优选的,每个所述不等分wilkinson功分电路中,线宽w1_2的线宽为0.15mm。
8、作为优选的,每个所述不等分wilkinson功分电路的功分比为2.32:1。
9、作为优选的,10db功分比功分器电路工作频带为4.9ghz~6.1ghz,in1输入端口到o1_1输出端口的插入损耗为-0.86db~-0.75db,in1输入端口到o1_2输出端口的插入损耗为-10.89db~-10.73db,差值范围为9.90db~10.08db;20db功分比功分器电路工作频带为4.9ghz~6.1ghz,in2输入端口到o2_1输出端口的插入损耗为-1.90db~-0.92db,in2输入端口到o2_2输出端口的插入损耗为-22.08db~-21.45db,差值范围为19.63db~20.52db。
10、作为优选的,所述基态拓扑电路中,输入口到两个输出口的相位差小于±3°,两个输出端口隔离小于-25db,或者,所述扩展拓扑电路中,输入口到两个输出口的相位差小于±4°,两个输出端口隔离小于-30.5db。
11、作为优选的,所述基态拓扑电路,输入口和两个输出口驻波vswr在通带内小于1.5ghz;或者,所述扩展拓扑电路中,输入口和两个输出口驻波vswr在通带内小于2ghz。
12、本发明与现有技术相比的有益效果是:
13、本发明通过提供一种任意功分比功分器,特别涉及一种可应用于相控阵射频网络的任意大功分比功分器电路,其通过特有的拓扑方式,由几个wilkinson功分电路将信号分配再合成,以实现输出端口任意大功分比的功能。本发明所述的任意大功分比功分器电路分基态拓扑电路和扩展拓扑电路。通过调整基态拓扑电路中不等分wilkinson功分电路的功分比,可实现在20%带宽内,输出口功分比差值10db以下(含10db);在基态拓扑电路基础上,进行扩展,可实现在20%带宽内,输出口功分比差值10db以上。同时,两种拓扑电路,均可实现输出端口相位一致以及髙隔离度的特点。利用本发明,可以设计输出端口任意大功分比的功分器,用于相控阵射频网络。
1.一种任意功分比功分器,其特征在于,包括若干wilkinson功分电路,并通过预定义拓扑方式将信号分配再合成以实现输出端口任意功分比的功能。
2.根据权利要求1所述的任意功分比功分器,其特征在于,所述预定义拓扑方式包括基态拓扑电路和扩展拓扑电路,所述基态拓扑电路包括第一等分wilkinson功分电路、第二等分wilkinson功分电路、第一不等分功分电路、第二不等分功分电路和第三不等分功分电路,所述第一不等分功分电路分别与第二不等分功分电路和第三不等分功分电路连接至第一等分wilkinson功分电路,同时所述第二等分wilkinson功分电路分别与第二不等分功分电路和第一等分wilkinson功分电路连接;所述的扩展拓扑电路由3个基态拓扑电路组成。
3.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,所述的基态拓扑电路中,通过调整拓扑电路中不等分wilkinson功分电路的功分比,能够实现在20%带宽内,输出口功分比差值为10db以下;所述的扩展拓扑电路中,基于基态拓扑电路进行扩展,能够实现20%带宽内,输出口功分比差值为10db以上。
4.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,信号由in1输入端口输入所述第一不等分功分电路的输入端,所述第一不等分功分电路的第一输出端与所述第二不等分功分电路的输入端连接,所述第一不等分功分电路的第二输出端与所述第三不等分功分电路的输入端连接,所述第一等分wilkinson功分电路的两个输入端分别与所述第二不等分功分电路的第二输出端和所述第三不等分功分电路的第一输出端连接,所述第二不等分功分电路的第一输出端与所述第二等分wilkinson功分电路的输入端连接,所述第二等分wilkinson功分电路的输出端从o1_1输出端口输出,所述第三不等分功分电路的第二输出端从o1_2输出端口输出。
5.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,每个所述不等分wilkinson功分电路中,通过调整线宽w1_1和线宽w1_2的差值控制wilkinson功分电路的功分比。
6.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,每个所述不等分wilkinson功分电路中,线宽w1_2的线宽为0.15mm。
7.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,每个所述不等分wilkinson功分电路的功分比为2.32:1。
8.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,10db功分比功分器电路工作频带为4.9ghz~6.1ghz,in1输入端口到o1_1输出端口的插入损耗为-0.86db~-0.75db,in1输入端口到o1_2输出端口的插入损耗为-10.89db~-10.73db,差值范围为9.90db~10.08db;20db功分比功分器电路工作频带为4.9ghz~6.1ghz,in2输入端口到o2_1输出端口的插入损耗为-1.90db~-0.92db,in2输入端口到o2_2输出端口的插入损耗为-22.08db~-21.45db,差值范围为19.63db~20.52db。
9.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,所述基态拓扑电路中,输入口到两个输出口的相位差小于±3°,两个输出端口隔离小于-25db,或者,所述扩展拓扑电路中,输入口到两个输出口的相位差小于±4°,两个输出端口隔离小于-30.5db。
10.根据权利要求2所述的任意功分比功分器,其特征在于,所述基态拓扑电路,输入口和两个输出口驻波vswr在通带内小于1.5ghz;或者,所述扩展拓扑电路中,输入口和两个输出口驻波vswr在通带内小于2ghz。