基于并聯(lián)短截線的t型功分器及其任意功分比實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于并聯(lián)短截線的Τ型功 分器及其任意功分比實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，微帶Τ型功分器，是陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)中最常見(jiàn)的微帶功分器，容易實(shí)現(xiàn)各 種形式的復(fù)雜饋電網(wǎng)絡(luò)，但是大功分比條件下需要用到高阻抗微帶線，但是，高阻抗微帶線 的線寬非常窄，難以加工，制作成本高。在《缺陷地結(jié)構(gòu)在不等分威爾金森功分器中的應(yīng) 用》文獻(xiàn)中，采用缺陷地結(jié)構(gòu)也實(shí)現(xiàn)了高阻抗線，取得了一定的成果，但是也存在一些明顯 問(wèn)題，缺陷地結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加工困難，調(diào)試難度大，而且，不便于小型化，批量生產(chǎn)一致性 難以控制等；在《一種任意功分比的微帶Τ型不等功分器》文獻(xiàn)中使用的短路短截線實(shí)現(xiàn)， 會(huì)產(chǎn)生較大的輻射損耗，而且，對(duì)于微帶線這種印制電路板來(lái)說(shuō)，在印制電路板上使用需要 配置過(guò)孔的短路短截線，也比較麻煩，加工復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的采用缺陷地結(jié)構(gòu)也實(shí)現(xiàn)了高阻抗線，缺陷地結(jié)構(gòu) 相對(duì)復(fù)雜，加工困難，調(diào)試難度大，而且，不便于小型化，批量生產(chǎn)一致性難以控制的問(wèn)題。 本發(fā)明的基于并聯(lián)短截線的任意功分比的微帶Τ型功分器，傳輸線僅使用一種特性阻抗為 50Ω的阻抗微帶線即可完成，而且，只需要調(diào)節(jié)兩根開(kāi)路短截線的長(zhǎng)度就可以實(shí)現(xiàn)不同的 功分比，操作簡(jiǎn)單，可靠性高，加工方便，具有良好的應(yīng)用前景。
[0004] 為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種基于并聯(lián)短截線的Τ型功分器，其特征在于：包括采用等特性阻抗的微帶線 構(gòu)成兩條支路，兩條支路的一端通過(guò)并聯(lián)線相連接，兩條支路的另一端分別為Τ型功分器 的兩個(gè)端口Ρ2和Ρ3,所述并聯(lián)線中部引出有Τ型功分器的另一個(gè)端口Ρ1，所述并聯(lián)線中部 向兩側(cè)的四分之一波長(zhǎng)處均設(shè)置一根開(kāi)路短截線，所述波長(zhǎng)為Τ型功分器工作頻率下對(duì)應(yīng) 的工作波長(zhǎng)，兩根開(kāi)路短截線與并聯(lián)線實(shí)現(xiàn)功率分配，調(diào)節(jié)各根短截線的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)Τ型功 分器的任意功分比輸出，
[0006] 前述的基于并聯(lián)短截線的τ型功分器，其特征在于：所述等特性阻抗的微帶線的 阻抗為50Ω。
[0007] 基于前述的基于并聯(lián)短截線的Τ型功分器的任意功分比實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于： 包括以下步驟，
[0008] 步驟（Α)，根據(jù)傳輸線理論，得到并聯(lián)線上的第一開(kāi)路短截線AC1的輸入阻抗 Zina(：1，如公式⑴所示，
[0009] zinacl=-jZ〇coteli(1)
[0010] 第一開(kāi)路短截線AC1的輸入導(dǎo)納Υιη^，如公式（2)所示，
[0011] Υιη3〇ι= jY〇tan0 li (2)
[0012] 其中，Z。為傳輸線的特性阻抗，該T型功分器均使用特性阻抗為Z。的微帶傳輸線； β為相位常數(shù)，β= 2π/λ，λ為T型功分器的工作波長(zhǎng)山為第一開(kāi)路短截線AC1的物 理長(zhǎng)度；Υ。為傳輸線的特性導(dǎo)納，Υ。= 1/Ζ。；
[0013] 步驟⑶，設(shè)開(kāi)路短截線AC1的電角度θ1=β?，并聯(lián)線上的第二開(kāi)路短截線BC2 的電角度爲(wèi)=6? + |=與2其中，4=/ι 12的第二開(kāi)路短截線BC2的物理長(zhǎng)度，則第 二開(kāi)路短截線BC2的輸入阻抗Zinte2，如公式（3)所示， ，\
[0014] (3)
[0015] 第二開(kāi)路短截線BC2的輸入導(dǎo)納Yinte2，如公式（4)所示，
[0016]Yinbc2= -jY〇c〇t Θ J(4)
[0017] 步驟（C)，50Ω等特性阻抗的并聯(lián)線與第一開(kāi)路短截線AC1連接處Α點(diǎn)的輸入導(dǎo) 納ΥΑιη，如公式（5)所示，
[0018] YAin=Y〇+Yinacl=Y〇+jY〇tanΘ! (5)
[0019] 步驟（D)，經(jīng)過(guò)p阻抗變換后，從并聯(lián)線中部的0點(diǎn)往連接處A點(diǎn)看去的輸入導(dǎo) 4 納Υωιη，如公式（6)所示，
[0020] (@)
[0021]步驟（Ε)，50Ω等特性阻抗的并聯(lián)線與第二開(kāi)路短截線BC2連接處Β點(diǎn)的輸入導(dǎo) 納ΥΒιηΥΑιη，如公式⑵所示，
[0022] YBln= Y 0+Ylnbc2= Y〇-jY〇C〇t θ ! (7)
[0023] 步驟（F)，經(jīng)過(guò)p阻抗變換后，從并聯(lián)線中部的0點(diǎn)往連接處B點(diǎn)看去的輸入導(dǎo) 納Υ(]Βιη，如公式（8)所示，
(8)[0025] 步驟（G)，并聯(lián)線中部的0點(diǎn)輸入導(dǎo)納Υ。^，如公式（9)所示，
[0024]
[0026]
[0027] 步驟⑶，由于并聯(lián)線中部的0點(diǎn)輸入導(dǎo)納YQBin=Y。，則0點(diǎn)引出的T型功分器的 端口Ρ1是匹配的；
[0028]步驟（I)，Τ型功分器的端口Ρ2、Ρ3的輸出功分比f(wàn)，如公式（10)所示，
[0029]
f .. γ -ψ / . v
[0030] 其中，1/ 和y 為功率定義計(jì)算公式，0*表示對(duì)括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)取共輒 \ ) \^OBin) 運(yùn)算；U為T型功分器在0點(diǎn)處的輸入電壓；Ζωιη為從0點(diǎn)往A看上去的輸入阻抗；Z為 從0點(diǎn)往B看下去的輸入阻抗； (π \
[0031] 步驟（J)，當(dāng)《e虧，0 |τ型功分器的端口Ρ2、Ρ3的輸出功分比i=c〇t2 0e(0,〇c)， 則Τ型功分器實(shí)現(xiàn)任意功分比。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的基于并聯(lián)短截線的Τ型功分器及其任意功分比實(shí) 現(xiàn)方法，具體優(yōu)點(diǎn)如下，
[0033] (1)該結(jié)構(gòu)的Τ型功分器比缺陷地結(jié)構(gòu)的Τ型功分器更容易設(shè)計(jì)大功分比的功分 器，傳輸線僅使用一種特性阻抗為50Ω的阻抗微帶線即可完成，解決了大功分比條件下需 要用到高阻抗微帶線，但是高阻抗微帶線線寬非常窄，難以加工的問(wèn)題。
[0034] (2)該結(jié)構(gòu)的Τ型功分器只需要調(diào)節(jié)兩根開(kāi)路短截線的長(zhǎng)度就可以實(shí)現(xiàn)不同的功 分比，操作簡(jiǎn)單，可靠性高。
[0035] (3)該結(jié)構(gòu)的Τ型功分器還避免了《一種任意功分比的微帶Τ型不等功分器》文獻(xiàn) 中使用的短路短截線，對(duì)于微帶線這種印制電路板來(lái)說(shuō)，采用開(kāi)路短截線更加方便，因?yàn)殚_(kāi) 路不需要配置過(guò)孔，過(guò)孔在短路短截線終端形成接地狀態(tài)是必須的，而且過(guò)孔加工比較麻 煩，加工復(fù)雜。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是本發(fā)明的基于并聯(lián)短截線的任意功分比的微帶Τ型功分器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖2是本發(fā)明等功率分配Τ型功分器的幅度仿真圖。
[0038] 圖3是本發(fā)明等功率分配Τ型功分器的相位仿真圖。
[0039] 圖4是本發(fā)明1 :10的Τ型功分器的幅度仿真圖。
[0040] 圖5是本發(fā)明1 :10的Τ型功分器的相位仿真圖。
[0041] 圖6是本發(fā)明1 :20的T型功分器的幅度仿真圖。
[0042] 圖7是本發(fā)明1 :20的Τ型功分器的相位仿真圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0044] 如圖1所示，本發(fā)明的基于并聯(lián)短截線的Τ型功分器，包括采用等特性阻抗的微帶 線構(gòu)成兩條支路，兩條支路的一端通過(guò)并聯(lián)線相連接，兩條支路的另一端分別為Τ型功分 器的兩個(gè)端口Ρ2和Ρ3,所述并聯(lián)線中部引出有Τ型功分器的另一個(gè)端口Ρ1，所述并聯(lián)線中 部向兩側(cè)的四分之一波長(zhǎng)處均設(shè)置一根開(kāi)路短截線，所述波長(zhǎng)為Τ型功分器工作頻率下對(duì) 應(yīng)的工作波長(zhǎng)，兩根開(kāi)路短截線與并聯(lián)線實(shí)現(xiàn)功率分配，調(diào)節(jié)各根短截線的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)Τ型 功分器的任意功分比輸出。
[0045]所述等特性阻抗的微帶線的阻抗為50Ω，傳輸線僅使用一種特性阻抗為50Ω的 阻抗微帶線即可完成，解決了大功分比條件下需要用到高阻抗微帶線，但是高阻抗微帶線 線寬非常窄，難以加工的問(wèn)題，而且，該結(jié)構(gòu)的Τ型功分器只需要調(diào)節(jié)兩根開(kāi)路短截線的長(zhǎng) 度就可以實(shí)現(xiàn)不同的功分比，操作簡(jiǎn)單，可靠性高。
[0046] 基于并聯(lián)短截線的Τ型功分器的任意功分比實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟，
[0047] 步驟（Α)，根據(jù)傳輸線理論，得到并聯(lián)線上的第一開(kāi)路短截線AC1的輸入阻抗 Zina(：1，如公式⑴所示，
[0048]Zinacl=-jZ〇cot0li(1)
[0049] 第一開(kāi)路短截線AC1的輸入導(dǎo)納Υιη^，如公式（2)所示，
[0050]Yinaci=jY〇tan0li(2)
[0051] 其中，Z。為傳輸線的特性阻抗，該T型功分器均使用特性阻抗為Z。的微帶傳輸線； β為相位常數(shù)，β= 2π/λ，λ為T型功分器的工作波長(zhǎng)山為第一開(kāi)路短截線AC1的物 理長(zhǎng)度；Υ。為傳輸線的特性導(dǎo)納，Υ。= 1/Ζ。；
[0052] 步驟（Β)，設(shè)開(kāi)路短截線AC1的電角度θ1=β?，并聯(lián)線上的第二開(kāi)路短截線BC2 的電角度巧二貧+f·=盡2其中，& = & +f12的第二開(kāi)路短截線BC2的物理長(zhǎng)度，則第 二開(kāi)路短截線BC2的輸入阻抗Z