双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器

1.本发明涉及一种微波功分器，具体涉及双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器。


背景技术：

2.功率分配器简称功分器，有着分离和组合信号的功能，它被广泛应用于天线馈电网络，功率放大器以及平衡混频器中。随着现代通信系统的不断发展，对无线通信的要求也越来越高，特别是在高灵敏度的网络中，干扰噪声对整体系统性能的影响不可忽视。平衡式结构的微波器件不仅可以降低共模信号，而且对噪声有很强的抗干扰能力，已成为通信系统中的重要组成部分。对于同时具有平衡式端口和单端端口的系统来说，使用平衡-不平衡功分器作为连接元件是十分必要的。
3.双频平衡式器件的开发还能够很好地支持多通道并发的通信系统应用，但是现有的双频平衡-不平衡功分器无法满足高低两个频率下对不同输出相位差的要求，限制了系统的设计灵活性。并且两个频率分别具有不同的输出相位差，可以为两个频率增加信息载体容量。


技术实现要素：

4.鉴于已有技术存在的缺陷：现有的双频平衡-不平衡功分器无法满足高低两个频率下对不同输出相位差的要求，限制了系统的设计灵活性，本发明的目的是要提供双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器。具体方案包括：平衡式差分信号输入端口a，四段分支线，双平行耦合线双频反相器，一个隔离电阻和两个单端信号输出端口；
5.所述平衡式差分信号输入端口a包括单端信号输入端口a+和单端信号输入端口a
–
；
6.所述四段分支线包括第一分支线、第二分支线、第三分支线和第四分支线；
7.所述双平行耦合线双频反相器包括第一平行耦合线及第二平行耦合线；所述第一平行耦合线的一端口与第一分支线相连接、第一平行耦合线的二端口与第一平行耦合线的三端口相连接,第一平行耦合线的四端口与第二平行耦合线的一端口相连接，第二平行耦合线的二端口与第二平行耦合线的三端口相连接，第二平行耦合线的四端口与第四分支线相连接；
8.所述第一分支线、第二分支线、第三分支线、第四分支线和双平行耦合线双频反相器依次首尾相连呈闭合的回路；
9.所述隔离电阻的一端连接于第二分支线与第三分支线的连接处，且另一端接地；
10.所述两个单端信号输出端口包括第一输出端口和第二输出端口，其中所述第一输出端口连接于第一分支线与第二分支线的连接处；所述第二输出端口连接于第三分支线与第四分支线的连接处。
11.进一步地，单端信号输入端口a+、单端信号输入端口a
–
、第一输出端口和第二输出
端口的端口阻抗值相等,且隔离电阻的阻值为端口阻抗值的一半。
12.进一步地，第一分支线和第三分支线的特性阻抗相等且电长度相等；所述第二分支线和第四分支线的特性阻抗相等且电长度相等；且第二分支线的电长度是第一分支线电长度的2倍，第四分支线的电长度是第三分支线电长度的2倍；此外当第一分支线的电长度是第二分支线电长度2倍，第三分支线的电长度是第四分支线电长度2倍的情况，视为同一个结构。
13.进一步地，所述四段分支线的电长度确定后，通过调节分支线的特性阻抗值，可以实现功分器的等功率和不等功率的输出。
14.为了有效解决现有平衡-不平衡功分器技术在双频情况下无法分别实现反相和同相输出相位差的问题，本发明提供了一种双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器。它所具有的两个频率下分别具有反相和同相输出相位差特性可以满足系统对双频输出相位差的不同需求。所述功分器具有差分信号到单端信号的转换功能、良好的共模抑止特性、理想的输入输出匹配特性，更重要的是它能够满足对两个工作频率，分别具有反相和同相输出相位差的需求。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016][0017]
图1是本发明双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器的结构示意图；
[0018]
图2是本发明双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器的输出相位差曲线图。
[0019]
图3是本发明双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器的差模信号混合模s参数。
[0020]
图4是本发明双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器的共模信号混合模s参数。
[0021]
图5是本发明双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器的输出端口隔离度和反射系数。
具体实施方式
[0022]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]
如图1所示的双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器，包括：平衡式差分信号输入端口a，四段分支线，双平行耦合线双频反相器7，一个隔离电阻10和两个单
端信号输出端口；
[0024]
所述平衡式差分信号输入端口a包括单端信号输入端口a+1和单端信号输入端口a
–
2；
[0025]
所述四段分支线包括第一分支线3、第二分支线4、第三分支线5和第四分支线6；
[0026]
所述双平行耦合线双频反相器7包括第一平行耦合线71及第二平行耦合线72；所述第一平行耦合线71的一端口71a与第一分支线3相连接、第一平行耦合线的二端口71b与第一平行耦合线的三端口71c相连接,第一平行耦合线的四端口71d与第二平行耦合线的一端口72a相连接，第二平行耦合线的二端口72b与第二平行耦合线的三端口72c相连接，第二平行耦合线的四端口72d与第四分支线6相连接；
[0027]
所述第一分支线3、第二分支线4、第三分支线5、第四分支线6和双频反相器7依次首尾相连接呈闭合回路；
[0028]
所述隔离电阻10的一端接于第二分支线4与第三分支线5的连接处、另一端接地；
[0029]
所述两个单端信号输出端口包括第一输出端口8和第二输出端口9，其中所述第一输出端口8接于第一分支线3与第二分支线4的连接处；所述第二输出端口9接于第三分支线5与第四分支线6的连接处。
[0030]
进一步地，单端信号输入端口a+、单端信号输入端口a
–
、第一输出端口和第二输出端口的端口阻抗值相等,且隔离电阻的阻值为端口阻抗值的一半。
[0031]
进一步地，第一分支线3和第三分支线5的特性阻抗相等且电长度相等；所述第二分支线4和第四分支线6的特性阻抗相等且电长度相等；且第二分支线4的电长度是第一分支线3电长度的2倍，第四分支线6的电长度是第三分支线5电长度的2倍；此外第一分支线3的电长度是第二分支线4电长度的2倍，第三分支线5的电长度是第四分支线6电长度的2倍的情况，视为同一个结构。
[0032]
进一步地，在确定分支线的电长度后，通过调节分支线的特性阻抗值，可以实现功分器的等功率和不等功率的输出。
[0033]
实施例
[0034]
以两个工作频率分别为1ghz和2ghz为例，所有端口的阻抗值为z0＝50欧姆；第一分支线3和第三分支线5的电长度为θ1＝60度，特性阻抗为z1＝57.9欧姆；第二分支线4和第四分支线6的长度为θ2＝120度，特性阻抗为z2＝56.6欧姆；第一平行耦合线71的电长度θc＝60度，奇偶模特性阻抗为zo＝28.6欧姆ze＝88.6欧姆；第二平行耦合线72的电长度θc＝60度，奇偶模特性阻抗为zo＝28.6欧姆ze＝88.6欧姆，隔离电阻10的阻值为r＝25欧姆。
[0035]
从图2可以看出，在工作频率1ghz处，功分器实现了信号的反相输出相位差，在2ghz处实现了同相输出相位差；
[0036]
从图3可以看出，在1ghz和2ghz频率下平衡端口具有良好的匹配，差模信号实现了等功率传输；
[0037]
从图4可以看出，在1ghz和2ghz频率下共模信号得到有效的抑制；
[0038]
从图5可以看出，本发明的功分器输出端口，具有很好的端口匹配特性以及良好的隔离度。
[0039]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器，其特征在于包括：平衡式差分信号输入端口a、四段分支线、双平行耦合线双频反相器、隔离电阻(10)和两个单端信号输出端口；所述平衡式差分信号输入端口a包括单端信号输入端口a+(1)和单端信号输入端口a
–
(2)；所述四段分支线包括第一分支线(3)、第二分支线(4)、第三分支线(5)和第四分支线(6)；所述双平行耦合线双频反相器(7)包括第一平行耦合线(71)及第二平行耦合线(72)；所述第一平行耦合线(71)的一端口(71a)与第一分支线(3)相连接、第一平行耦合线的二端口(71b)与第一平行耦合线的三端口(71c)相连接,第一平行耦合线的四端口(71d)与第二平行耦合线的一端口(72a)相连接，第二平行耦合线的二端口(72b)与第二平行耦合线的三端口(72c)相连接，第二平行耦合线的四端口(72d)与第四分支线(6)相连接；所述第一分支线(3)、第二分支线(4)、第三分支线(5)、第四分支线(6)和双频反相器(7)依次首尾相连接呈闭合回路；所述隔离电阻(10)的一端接于第二分支线(4)与第三分支线(5)的连接处、另一端接地；所述两个单端信号输出端口包括第一输出端口(8)和第二输出端口(9)，其中所述第一输出端口(8)接于第一分支线(3)与第二分支线(4)的连接处；所述第二输出端口(9)接于第三分支线(5)与第四分支线(6)的连接处。2.根据权利要求1所述的双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器，其特征在于，所述信号输入端口a+(1)、所述信号输入端口a
–
(2)、所述第一输出端口(8)和第二输出端口(9)的端口阻抗均为z0，且隔离电阻(10)阻值为z0/2。3.根据权利要求1所述的双频分别具有反相和同相相位差的双频平衡-不平衡功分器，其特征在于：第一分支线(3)和第三分支线(5)的特性阻抗相等且电长度相等；所述第二分支线(4)和第四分支线(6)的特性阻抗相等且电长度相等；且第二分支线(4)的电长度是第一分支线(3)电长度的2倍，第四分支线(6)的电长度是第三分支线(5)电长度的2倍；此外第一分支线(3)的电长度是第二分支线(4)电长度的2倍，第三分支线(5)的电长度是第四分支线(6)电长度的2倍的情况，视为同一个结构。4.根据权利要求1所述的双频分别具有反相和同相相位差的双频平衡-不平衡功分器，其特征在于：所述四段分支线的电长度确定后，通过调节分支线的特性阻抗值，实现功分器的等功率和不等功率的输出。

技术总结
本发明公开了一种双频分别输出反相和同相相位差的平衡-不平衡功分器，具体包括：平衡式差分信号输入端口A，四段分支线，双平行耦合线双频反相器，一个隔离电阻和两个单端信号输出端口；所述平衡式差分信号输入端口A包括单端信号输入端口A+和单端信号输入端口A


技术研发人员：祝子辉 王海伦
受保护的技术使用者：衢州学院
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/13