一种基于基片集成同轴线的双频功分器转让专利
申请号 : CN202010934087.5
文献号 : CN112290182B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 许锋 , 陈洋
申请人 : 南京邮电大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于基片集成同轴线的双频功分器,其特征在于,包括从上往下依次设置的第一金属层(11)、第一介质层(12)、第二金属层(13)、第二介质层(14)和第三金属层(15),所述双频功分器从左到右依次分为第一微带部分(22)、基片集成同轴线部分(21)和第二微带部分(23);第一介质层(12)较小,与第二介质层(14)层叠的地方是基片集成同轴线部分(21);第二介质层(14)比第一介质层(12)多出的两个部分分别为第一微带部分(22)和第二微带部分(23);
所述第二金属层(13)上设有第一微带线(31)、第二微带线(32)和第三微带线(33)以及功分器结构,所述第一微带线(31)在第一微带部分(22),第二微带线(32)和第三微带线(33)在第二微带部分(23),功分器结构在基片集成同轴线部分(21);
所述功分器结构采用T型结功分器,T型结功分器的第一输入端是一段阻抗变换器,由第一线段(41)、第二线段(42)和第三线段(43)组成;T型结功分器第二输出端的传输线(51)和第三输出端的传输线(52)由第一平行耦合线(61)和第二平行耦合线(62)相连接;
在第二输出端的传输线(51)和第三输出端的传输线(52)的外侧,设有第一并联开路枝节线(71)、第二并联开路枝节线(72)、第三并联开路枝节线(73)和第四并联开路枝节线(74);其中第一并联开路枝节线(71)和第二并联开路枝节线(72)平行设于第三输出端的传输线(52)的外侧,第三并联开路枝节线(73)和第四并联开路枝节线(74)平行设于第二输出端的传输线(51)的外侧,第一并联开路枝节线(71)、第四并联开路枝节线(74)和第一平行耦合线(61)中的一条分支在同一直线上,第二并联开路枝节线(72)、第三并联开路枝节线(73)和第二平行耦合线(62)中的一条分支在同一直线上;
所述第一平行耦合线(61)和第二平行耦合线(62)均包括两条平行的支线,两条支线中的一条支线与第二输出端的传输线(51)相连,另一条支线与第三输出端的传输线(52)相连;
在T型结功分器、两对平行耦合线段和四条并联开路枝节线的两侧各有一排屏蔽孔(8),屏蔽孔(8)贯穿第一金属层(11)至第三金属层(15)。
2.根据权利要求1所述的基于基片集成同轴线的双频功分器,所述第一微带线(31)作为基片集成同轴线双频功分器输入端的转接部分,第二微带线(32)和第三微带线(33)作为基片集成同轴线双频功分器输出端的转接部分。
3.根据权利要求1所述的基于基片集成同轴线的双频功分器,其特征在于,所述阻抗变换器的第一线段(41)、第二线段(42)、第三线段(43)的特征阻抗分别为50欧姆、38.8欧姆、
27.5欧姆,其中第二线段(42)、第三线段(43)的长度等于工作波长的四分之一。
4.根据权利要求1所述的基于基片集成同轴线的双频功分器,其特征在于,所述第一平行耦合线(61)和第二平行耦合线(62)的长度等于工作波长的一半。
5.根据权利要求1所述的基于基片集成同轴线的双频功分器,其特征在于,所述第一并联开路枝节线(71)、第二并联开路枝节线(72)、第三并联开路枝节线(73)和第四并联开路枝节线(74)的长度等于工作波长的四分之一。
6.根据权利要求1所述的基于基片集成同轴线的双频功分器,其特征在于,所述屏蔽孔(8)内壁为金属,形状为圆柱形。
7.根据权利要求1所述的基于基片集成同轴线的双频功分器,其特征在于,通过改变平行耦合线的长度和并联开路枝节线的长度可以调节谐振频率,改变功分器的两个工作频段。
说明书 :
一种基于基片集成同轴线的双频功分器
技术领域
背景技术
研究人员的一个新的挑战。
用有限的频谱资源,功分器能在两个频段同时工作,是很有实际意义的。
来微波电路小型化的到来,在与其他电路集成时,微带线功分器有可能会与其他电路结构
相互影响。同轴腔体功分器虽然功率容量大、损耗小,但是其结构尺寸较大,也很难和其他
结构集成。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技术是近十几年提出的
一种集成于介质基片的具有低插入损耗、低辐射、高功率容量等特性的新的波导结,但是其
具有截止波长,体积较大,也是一种色散结构,不适合在宽带范围内应用。
发明内容
成本低廉,适用批量生产。
三金属层,所述双频功分器从左到右依次分为第一微带部分、基片集成同轴线部分和第二
微带部分;
在基片集成同轴线部分;
端的传输线由第一平行耦合线和第二平行耦合线相连接;
枝节线和第二并联开路枝节线平行设于第三输出端的传输线的外侧,第三并联开路枝节线
和第四并联开路枝节线平行设于第二输出端的传输线的外侧,第一并联开路枝节线、第四
并联开路枝节线和第一平行耦合线中的一条分支在同一直线上,第二并联开路枝节线、第
三并联开路枝节线和第二平行耦合线中的一条分支在同一直线上;
附图说明
具体实施方式
第三金属层15。如图1所示,第一介质层12较小,与第二介质层14层叠的地方,是本发明的基
片集成同轴线部分21,本发明的主要传输结构位于这一部分,而第二介质层14比第一介质
层多出的两个部分分别为第一微带部分22和第二微带部分23,这部分主要是作为输入输出
端与基片集成同轴线的过渡。第二金属层13上设有的第一微带线31、第二微带线32和第三
微带线33作为输入输出馈线,其特征阻抗设定为50Ohm,分别将输入输出端与基片集成同轴
线连接起来。
组成。T型结功分器第二输出端的传输线51和第三输出端的传输线52由第一平行耦合线61
和第二平行耦合线62相连接,在第二输出端的传输线51和第三输出端的传输线52的外侧,
设有第一并联开路枝节线71、第二并联开路枝节线72、第三并联开路枝节线73和第四并联
开路枝节线74。其中第一并联开路枝节线71和第二并联开路枝节线72平行设于第三输出端
的传输线52的外侧,第三并联开路枝节线73和第四并联开路枝节线74平行设于第二输出端
的传输线51的外侧。第一平行耦合线61和第二平行耦合线62均包括两条平行的支线,两条
支线中的一条支线与第二输出端的传输线51相连,另一条支线与第三输出端的传输线52相
连。第一并联开路枝节线71、第四并联开路枝节线74和第一平行耦合线61中的一条分支在
同一直线上,第二并联开路枝节线72、第三并联开路枝节线73和第二平行耦合线62中的一
条分支在同一直线上。
制能量的泄露,使本发明在工作频段内插入损耗较小,同时防止相邻信号的串扰。
轴线结构的第一高次模,因此,只要限制TE10模,就可以使本发明的结果不受高次模的影响。
调节屏蔽孔的大小D、相邻两个屏蔽孔的间距S和两排屏蔽孔的距离A,可以改变TE10模的截
止频率。在第一介质层12和第二介质层14介质材料都为Rogers5880,高度都为0.508mm时,
使D=0.4mm,S=0.8mm,A=3mm,TE10模的介质频率大于20GHz,如图5所示,远大于本发明的
工作频率,不会对工作频段内的性能有影响。同时,在该尺寸下,从屏蔽孔的间隙泄露出去
的能量可以限制在一个忽略不计的程度。所有的屏蔽孔内壁均金属化,形状为圆形。
段线段42为38.8Ohm,第三段线段43为27.5Ohm,第一段线段41的阻抗是为了第一微带线31
与基片集成同轴线的过渡处阻抗相同,使过渡处的损耗尽可能小。第二段线段42和第三段
线段43则是为了阻抗变换,其长度都为工作波长的四分之一,其频率响应如图6所示。
枝节线71、72、73和74的阻抗,可以调节工作频段内的性能。为保证工作频段内的性能,将这
些并联开路枝节线71、72、73和74的长度均设为工作波长的四分之一,宽度均为0.1mm。
内,两端阻带最低均低于‑40dB。第二工作频段为10.9~12.32GHz,相对带宽为12.2%,带内
S21与S31在3±0.3dB范围内。