一種小型化寬帶威爾金森功分移相器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種小型化寬帶威爾金森功分移相器，包括輸入端口、第一輸出端口、第二輸出端口、威爾金森功分單元、移相單元和相差調(diào)節(jié)單元，威爾金森功分單元用于將輸入端口處的能量一分為二，并且輸出相位相等；移相單元用于對(duì)威爾金森功分單元的第一輸出端的輸出相位進(jìn)行移相；相差調(diào)節(jié)單元用于對(duì)威爾金森功分單元的第二輸出相位進(jìn)行調(diào)節(jié)以使得第一輸出端口輸出的相位與第二輸出端口輸出的相位之間的相位差在一定頻帶內(nèi)較為穩(wěn)定。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：利用集總元器件實(shí)現(xiàn)相移，將威爾金森功分移相網(wǎng)絡(luò)尺寸大大減小，并利用復(fù)合左右手材料的工作原理，利用集總元器件實(shí)現(xiàn)，使得移相網(wǎng)絡(luò)的相位帶寬大大增加。
【專利說(shuō)明】
一種小型化寬帶威爾金森功分移相器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種小型化寬帶威爾金森功分移相器。
【背景技術(shù)】
[0002]威爾金森功分移相網(wǎng)絡(luò)是目前非常常見(jiàn)的饋電網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用于各種系統(tǒng)的天線前段。網(wǎng)絡(luò)中的饋電線相對(duì)波長(zhǎng)是有一定要求的，這樣在一些較低頻段下，例如LTE低頻段，其無(wú)法實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。并且功分后的兩支移相傳輸線會(huì)隨著頻率變化而產(chǎn)生偏移，此時(shí)工作帶寬將受到一定限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0004]為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種小型化寬帶威爾金森功分移相器。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例公開(kāi)了一種小型化寬帶威爾金森功分移相器，包括輸入端口( IN)、第一輸出端口(OUTI)、第二輸出端口(0UT2)、威爾金森功分單元
(1)、移相單元(2)和相差調(diào)節(jié)單元(3)，威爾金森功分單元(I)的輸入端與輸入端口(IN)連接，第一輸出端與移相單元(2)連接，第二輸出端與相差調(diào)節(jié)單元(3)連接，威爾金森功分單元(I)用于將輸入端口(IN)處的能量一分為二，并且輸出相位相等;移相單元(2)的一端與威爾金森功分單元(I)的第一輸出端連接，另一端與第一輸出端口(OUTl)連接，移相單元
(2)用于對(duì)威爾金森功分單元(I)的第一輸出端的輸出相位進(jìn)行移相;相差調(diào)節(jié)單元(3)—端與威爾金森功分單元(I)的第二輸出端連接，另一端與第二輸出端口( 0UT2)連接，相差調(diào)節(jié)單元(3)用于對(duì)威爾金森功分單元(I)的第二輸出端的輸出相位進(jìn)行調(diào)節(jié)以使得第一輸出端口( OUTI)輸出的相位與第二輸出端口( 0UT2)輸出的相位之間的相位差在一定頻帶內(nèi)為預(yù)設(shè)數(shù)值。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器，利用集總元器件實(shí)現(xiàn)相移，將威爾金森功分移相網(wǎng)絡(luò)尺寸大大減小，并利用復(fù)合左右手材料的工作原理，利用集總元器件實(shí)現(xiàn)，使得移相網(wǎng)絡(luò)的相位帶寬大大增加。
[0007]另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008]進(jìn)一步地，相差調(diào)節(jié)單元(3)完全由集總元件配合做成，相差調(diào)節(jié)單元(3)的電路包括:第一電感(LI)、第二電感(L2)、第一電容(Cl)和第二電容(C2)，威爾金森功分單元(I)的第二輸出端依次通過(guò)第一電感(LI)、第一電容(Cl)與第二輸出端口(0UT2)串聯(lián);第二電容(C2)的一端與第一電感(LI)和第一電容(Cl)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地;第二電感(L2)的一端與第一電容(Cl)與第二輸出端口(0UT2)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。
[0009]進(jìn)一步地，移相單元(2)包括第三電感(L3)、第四電感(L4)、第五電感(L5)、第六電感(L6)、第三電容(C3)和第四電容(C4)，威爾金森功分單元(I)的第一輸出端依次通過(guò)第三電感(L3)、第四電感(L4)、第五電感(L5)、第六電感(L6)與第一輸出端口(OUTl)串聯(lián);第三電容(C3)的一端與第三電感(L3)和第四電感(L4)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地;第四電容(C4)的一端與第五電感(L5)和第六電感(L6)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。
[0010]進(jìn)一步地，威爾金森功分單元(I)包括第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)、第七電感(C7)、第八電感(C8)和電阻(Rl)，第七電感(L7)的一端與輸入端口(IN)連接，另外一端與威爾金森功分單元(I)的第二輸出端連接;第八電感(L8)的一端與輸入端口(IN)連接，另外一端與威爾金森功分單元(I)的第一輸出端連接;第五電容(C5)的一端與輸入端口(IN)與第七電感(L7)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地;第六電容(C6)的一端與第七電感(L7)和威爾金森功分單元(I)的第二輸出端之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地;第七電容(C7)的一端與第八電感(L8)和威爾金森功分單元(I)的第一輸出端之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地；電阻(Rl)的一端與第七電感(L7)和第六電容(C6)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端與第八電感(L8)第七電容(C7)之間的節(jié)點(diǎn)連接。
[0011]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0012]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0013]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器的示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器的三端口網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器的天線仿真結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0017]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0018]在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0019]參照下面的描述和附圖，將清楚本實(shí)用新型的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開(kāi)了本實(shí)用新型的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本實(shí)用新型的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本實(shí)用新型的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書(shū)的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0020]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器。
[0021]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器的示意圖。請(qǐng)參考圖1，一種小型化寬帶威爾金森功分移相器，包括輸入端口 IN、第一輸出端口 OUTl、第二輸出端口 0UT2、威爾金森功分單元1、移相單元2和相差調(diào)節(jié)單元3。
[0022]威爾金森功分單元I的輸入端與輸入端口IN，第一輸出端與移相單元2連接，第二輸出端與相差調(diào)節(jié)單元3連接，威爾金森功分單元I用于將輸入端口 IN處的能量一分為二，并且輸出相位相等。
[0023]移相單元2的一端與威爾金森功分單元I的第一輸出端連接，另一端與第一輸出端口 OUTl連接。移相單元2用于對(duì)威爾金森功分單元I的第一輸出端的輸出相位進(jìn)行移相。
[0024]相差調(diào)節(jié)單元3—端與威爾金森功分單元I的第二輸出端連接，另一端與第二輸出端口 0UT2連接。相差調(diào)節(jié)單元3用于對(duì)威爾金森功分單元I的第二輸出端的輸出相位進(jìn)行調(diào)節(jié)以使得第一輸出端口 OUTI輸出的相位與第二輸出端口 0UT2輸出的相位之間的相位差在一定頻帶內(nèi)為預(yù)設(shè)數(shù)值。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的威爾金森功分移相器，利用集總元器件實(shí)現(xiàn)相移，將威爾金森功分移相網(wǎng)絡(luò)尺寸大大減小，并利用復(fù)合左右手材料的工作原理，利用集總元器件實(shí)現(xiàn)，使得移相網(wǎng)絡(luò)的相位帶寬大大增加。
[0026]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，相差調(diào)節(jié)單元3完全由集總元件組合做成，其等效的便是近年來(lái)較為火熱的復(fù)合左右手材料，將此材料放置于微波傳輸線內(nèi)，在不影響能量傳輸?shù)那疤嵯拢墒沟梦⒉ㄐ盘?hào)的相位隨頻率進(jìn)行特定的變化，在設(shè)定的中心頻點(diǎn)Fo的傳輸相位為零，在帶寬內(nèi)，低頻段Fo-F1其傳輸相位為負(fù)值，高頻段Fo+Fi其傳輸相位為正值。通過(guò)此特性，第二和第三輸出端口的相位差在帶寬內(nèi)便可穩(wěn)定。相差調(diào)節(jié)單元3的電路包括第一電感L1、第二電感L2、第一電容Cl和第二電容C2。威爾金森功分單元I的第二輸出端依次通過(guò)第一電感L1、第一電容Cl與第二輸出端口 0UT2串聯(lián)。第二電容C2的一端與第一電感LI和第一電容Cl之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。第二電感L2的一端與第一電容Cl與第二輸出端口 0UT2之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。
[0027]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，移相單元2包括第三電感L3、第四電感L4、第五電感L5、第六電感L6、第三電容C3和第四電容C4。威爾金森功分單元I的第一輸出端依次通過(guò)第三電感L3、第四電感L4、第五電感L5、第六電感L6與第一輸出端口 OUTl串聯(lián)。第三電容C3的一端與第三電感L3和第四電感L4之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。第四電容C4的一端與第五電感L5和第六電感L6之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。
[0028]具體地，對(duì)于微波傳輸線來(lái)說(shuō)，電感本身具備有一定的移相作用，所以這里在傳輸線中加入了電感對(duì)微波信號(hào)的相位進(jìn)行一定變化，由于微波傳輸線本身的阻抗特性特點(diǎn)，所以這里還需要加入電容，以使得傳輸線的阻抗得以維持，保證微波能量的傳輸。相對(duì)于普通一定長(zhǎng)度的相移傳輸線來(lái)說(shuō)，在相同性能的情況下，可以做到極小的尺寸。
[0029]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，威爾金森功分單元I包括第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第七電感C7、第八電感C8和電阻Rl。第七電感L7的一端與輸入端口 IN連接，另外一端與威爾金森功分單元I的第二輸出端連接。第八電感L8的一端與輸入端口 IN連接，另外一端與威爾金森功分單元I的第一輸出端連接。第五電容C5的一端與輸入端口 IN與第七電感L7之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。第六電容C6的一端與第七電感L7和威爾金森功分單元I的第二輸出端之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。第七電容C7的一端與第八電感L8和威爾金森功分單元I的第一輸出端之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。電阻Rl的一端與第七電感L7和第六電容C6之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端與第八電感L8第七電容C7之間的節(jié)點(diǎn)連接。
[0030]具體地，普通威爾金森功分器，為了實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，需要輸出兩個(gè)端的傳輸線長(zhǎng)度為四分之一倍波長(zhǎng)。本專利中，采用類似上面移相器的方法，實(shí)現(xiàn)將威爾金森功分器用集總元件代替，在同樣的性能下，尺寸也可以做的極小。
[0031]如圖2所示，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算結(jié)果S參數(shù)曲線圖，通過(guò)精確設(shè)計(jì)4、5、6的數(shù)值，網(wǎng)絡(luò)可工作于LTE低頻段，即700MHz?960MHz，并且輸出兩端口能量幅值相等，相位反相即相差180°。能量從I饋入，從2和3輸出，SI，I表示I的能量比值，在頻段內(nèi)均小于-1 OdB。S2，I和S3，I分別表示2和3輸出的能量比值，頻段內(nèi)在-3.02dB?-3.46dB，可見(jiàn)其損耗值小于-
0.5dB，并且兩端口輸出值基本相等。如圖3所示，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算結(jié)果2和3輸出相位差值曲線圖，在頻段內(nèi)整個(gè)相位差為159°?-148°。
[0032]本實(shí)用新型中的威爾金森功分移相器，由于利用集總原件從電路原理上替代了標(biāo)準(zhǔn)微波傳輸線，實(shí)現(xiàn)了其的小型化設(shè)計(jì)，并且其性能優(yōu)異。其中更利用了混合左右手傳輸線等效電路，實(shí)現(xiàn)了輸出雙端口在頻帶內(nèi)的相差穩(wěn)定性，即擴(kuò)寬了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的相位帶寬。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)尺寸小，應(yīng)用廣泛，完全可以替代目前絕大多數(shù)系統(tǒng)中的功分移相網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)十分靈活，通過(guò)精確設(shè)計(jì)原理圖中的電容、電感、電阻的數(shù)值，也可實(shí)現(xiàn)兩端口之間任意穩(wěn)定的相位差;并且也可設(shè)計(jì)成兩端口輸出能量幅值不等的功分網(wǎng)絡(luò)。利用目前的集成電路設(shè)計(jì)，小型化高性能的威爾金森功分移相網(wǎng)絡(luò)可以方便實(shí)現(xiàn)。
[0033]另外，本實(shí)用新型實(shí)施例的小型化寬帶威爾金森功分移相器的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。
[0034]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0035]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型化寬帶威爾金森功分移相器，其特征在于，包括輸入端口(IN)、第一輸出端口(OUTl)、第二輸出端口(0UT2)、威爾金森功分單元(I)、移相單元⑵和相差調(diào)節(jié)單元(3)， 威爾金森功分單元(I)的輸入端與輸入端口(IN)連接，第一輸出端與移相單元(2)連接，第二輸出端與相差調(diào)節(jié)單元(3)連接，威爾金森功分單元(I)用于將輸入端口(IN)處的能量一分為二，并且輸出相位相等； 移相單元(2)的一端與威爾金森功分單元(I)的第一輸出端連接，另一端與第一輸出端口(OUTl)連接，移相單元(2)用于對(duì)威爾金森功分單元(I)的第一輸出端的輸出相位進(jìn)行移相； 相差調(diào)節(jié)單元(3)—端與威爾金森功分單元(I)的第二輸出端連接，另一端與第二輸出端口(0UT2)連接，相差調(diào)節(jié)單元(3)用于對(duì)威爾金森功分單元(I)的第二輸出端的輸出相位進(jìn)行調(diào)節(jié)以使得第一輸出端口( OUTI)輸出的相位與第二輸出端口( 0UT2)輸出的相位之間的相位差在一定頻帶內(nèi)為預(yù)設(shè)數(shù)值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化寬帶威爾金森功分移相器，其特征在于，相差調(diào)節(jié)單元(3)完全由集總元件配合做成，相差調(diào)節(jié)單元(3)的電路包括:第一電感(LI)、第二電感(L2)、第一電容(Cl)和第二電容(C2)， 威爾金森功分單元(I)的第二輸出端依次通過(guò)第一電感(LI)、第一電容(Cl)與第二輸出端口(0UT2)串聯(lián)； 第二電容(C2)的一端與第一電感(LI)和第一電容(Cl)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地； 第二電感(L2)的一端與第一電容(Cl)與第二輸出端口(0UT2)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化寬帶威爾金森功分移相器，其特征在于，移相單元(2)包括第三電感(L3)、第四電感(L4)、第五電感(L5)、第六電感(L6)、第三電容(C3)和第四電容(C4)， 威爾金森功分單元(I)的第一輸出端依次通過(guò)第三電感(L3)、第四電感(L4)、第五電感(L5)、第六電感(L6)與第一輸出端口(OUTl)串聯(lián)； 第三電容(C3)的一端與第三電感(L3)和第四電感(L4)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地； 第四電容(C4)的一端與第五電感(L5)和第六電感(L6)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化寬帶威爾金森功分移相器，其特征在于，威爾金森功分單元(I)包括第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)、第七電感(C7)、第八電感(C8)和電阻(Rl)， 第七電感(L7)的一端與輸入端口(IN)連接，另外一端與威爾金森功分單元(I)的第二輸出端連接； 第八電感(L8)的一端與輸入端口(IN)連接，另外一端與威爾金森功分單元(I)的第一輸出端連接； 第五電容(C5)的一端與輸入端口(IN)與第七電感(L7)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地； 第六電容(C6)的一端與第七電感(L7)和威爾金森功分單元(I)的第二輸出端之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地； 第七電容(C7)的一端與第八電感(L8)和威爾金森功分單元(I)的第一輸出端之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端接地； 電阻(Rl)的一端與第七電感(L7)和第六電容(C6)之間的節(jié)點(diǎn)連接，另一端與第八電感(L8)第七電容(C7)之間的節(jié)點(diǎn)連接。
【文檔編號(hào)】H01P1/18GK205488428SQ201620143821
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】陳劫塵, 郭海鵬, 曲海濤
【申請(qǐng)人】信維創(chuàng)科通信技術(shù)（北京）有限公司