CN205211910U - 十字型传输线谐波抑制Gysel功分器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，包括至少通过三个负载端口连接谐波抑制单元构成的功率分配/合成器和至少两个接地负载电阻R_L。其中，各谐波抑制单元依次首尾相连组成两端口对称的闭环传输线路回路，阻抗Z_L的第一个端口连接在第一和第二谐波抑制单元的接点的首端，阻抗Z_L的第二个端口、第三个端口分别对称电连接在第一与第三谐波抑制单元的串联接点之间，在第二与第四谐波抑制单元的串联接点之间，两个接地负载电阻R_L分别对称电连接在第三与第五，第四与第六谐波抑制单元的串联接点之间。本实用新型不仅具有抑制两个谐波频点的能力，克服了传统Gysel功分器倍频处的寄生通带，而且保持原有Gysel功分器在基频处插损小、适应高功率应用的特点。

Description

十字型传输线谐波抑制Gysel功分器

技术领域

本实用新型涉及一种主要用于微波技术及无线通信技术领域中，十字型传输线谐波抑制Gysel功分器。

背景技术

功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。在微波通信、雷达系统的功率分配以及合成网络等大功率应用场合中包含着很多用传输线相互连接的的单元，在每一个连接处都要产生失配,能在多大的程度上控制和精确地测量这些失配，往往限制了这些系统的性能。低耗传输微波功率的波导和传输线的发展是微波工程发展的里程碑之一。早期的微波系统，主要利用波导和同轴线作为传输媒介。传统的波导虽具有功率容量大、低损耗、传输功率高等优点，但它体积大，价格高，而同轴线也不易于制作复杂的微波元件。平面传输线的出现提供了另一种选择。微波平面传输线包括带状线、微带线、槽线、共面波导，共面带状线等。这些平面传输线具有结构紧凑，价格低廉，可靠性好等优点，并且易于和其他电路集成。但这些平面传输线也有缺点，即功率容量小，存在一定的辐射损耗。而且容易产生回波损耗。

目前，被广泛使用的Gysel型功分器具备了如下优势：(1)其负载电阻可接出模块并接地，散热能力高，(2)监测输出端口功率失配度的能力。在工作频率下，传统二等分Gysel型功分器能将输入端口的功率等分到输出端口，实现各个端口良好的匹配以及各个输出端口间的相互隔离。但是，传统的Gysel功分器采用四分之一波长传输线作为匹配单元，具有的寄生通带，没有谐波抑制能力；且电路面积较大，导致了其在实际应用中较难利用。随着无线通信的飞速发展，为了提高系统频谱纯度和提高信号传输效率，以及增强系统可靠性，系统的谐波抑制特性越来越得到重视。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术Gysel型功分器存在的寄生通带以及电路面积大的缺陷，提供一种结构简单，电路面积相对传统功分器有所减小；并且具有高频谐波抑制特性，基于十字型传输线的谐波抑制单元的小型化Gysel型功分器。

为达到以上目的，本实用新型提出了一种十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，包括至少通过三个负载端口连接的谐波抑制单元和至少两个接地负载电阻R_L，其特征在于：各谐波抑制单元依次首尾相连组成两端口对称的三端口网络闭环传输线路回路，阻抗Z_L的第一个端口9连接在第一谐波抑制单元1和第二谐波抑制单元2的并联接点的首端，阻抗Z_L的第二个端口10电连接在第一谐波抑制单元1与第三谐波抑制单元3的串联接点之间，阻抗Z_L的第三个端口11电连接在第二谐波抑制单元2与第四谐波抑制单元4的串联接点之间，两个接地负载电阻RL分别电连接在第三谐波抑制单元3)与第五谐波抑制单元5，第四谐波抑制单元4与第六谐波抑制单元6的串联接点之间。

本实用新型的相比于现有技术具有如下有益效果。

本实用新型通过利用基于十字型传输线的谐波抑制单元替换原有的传输线，实现了Gysel功分器的谐波抑制功能。克服了传统Gysel型功分器的寄生通带，电路结构紧凑，面积小型化；而且保持原有Gysel在基频处插损小、散热特性高的特点，适应高功率应用的特点。

本实用新型的Gysel功分器两端口对称网络的输出端口和短路接地隔离端口的输出功率的总和刚好等于该网络输端口的输入功率，可实现两个高次谐波的抑制，并且在工作频率范围内三个端口匹配良好。

附图说明

图1为本实用新型十字型传输线谐波抑制Gysel功分器的结构示意图。

图2为图1十字型谐波抑制单元的结构原理示意图。

图3为图1十字型传输线的谐波抑制Gysel功分器的电路版图实施例示意图。

图4为实用新型Gysel功分器的S参数特性曲线示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白以下，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

参阅图1。在以下描述实施例中，十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，主要包括阻抗Z_L的第一个端口9、阻抗Z_L的第二个端口10、阻抗Z_L的第三个端口11、第一谐波抑制单元1、第二谐波抑制单元2、第三谐波抑制单元3、第四谐波抑制单元4、第五谐波抑制单元5、第六谐波抑制单元6、阻抗R_L的第一接地负载电阻7和阻抗R_L的第二接地负载电阻8。在一个最佳实施例中，十字传输线Gysel型功分器包括三个端口、六个谐波抑制单元和两个接地负载电阻。其中：第一谐波抑制单元1，第三谐波抑制单元3，第五谐波抑制单元5，第六谐波抑制单元6，第四谐波抑制单元4，第二谐波抑制单元2依次首尾相连呈闭合的传输线路；其中，第一端口9连接于第一谐波抑制单元1和第二谐波抑制单元2的连接处；第二端口10连接于第一谐波抑制单元1和第三谐波抑制单元3的连接处；第三端口11连接于第二谐波抑制单元2和第四谐波抑制单元4的连接处；第一接地负载电阻7一端连接于第三谐波抑制单元3和第五谐波抑制单元5的连接处，另一端短路接地；所述第二接地负载电阻8一端连接于第四谐波抑制单元4和第六谐波抑制单元6的连接处，另一端短路接地。其中，第一谐波抑制单元1和第二谐波抑制单元2的结构与参数完全相同。第三谐波抑制单元3和第四谐波抑制单元4的结构与参数完全相同。第五谐波抑制单元5和第六谐波抑制单元6的结构与参数完全相同。

所述的谐波抑制单元均为十字型谐波抑制单元。第一谐波抑制单元1～第六谐波抑制单元6均采用十字型传输线结构。其中，十字线上第一分支传输线12的电长度θ_c1，特征阻抗Z_c1；第二分支传输线13电长度θ_c2，特征阻抗Z_c2；第三分支传输线14特征阻抗Z_c3，电长度θ_c3；第四分支传输线15电长度为θ_c4特征阻抗Z_c4，以及第一分支传输线12、第二分支传输线13的端口a和端口b，带有端口a的第一分支传输线12和带有端口b的第二分支传输线13串联在同一传输线上，一端开路的第三分支传输线14一端开路的第四分支传输线15串联在同一传输线上，且两两对称交叉共端连接在十字中心的交点上。且不同谐波抑制单元中的十字型传输线的各个分支线阻抗和电厂度参数值根据实际情况有所不同。

本实用新型提供的混合型功分器可直接印制在PCB印制板上，传输线阻抗及电长度等根据使用频率及PCB板材的不同而不同。在图3中，给出了实施例的十字型传输线的谐波抑制Gysel功分器的电路结构版，设计具体执行步骤为：

步骤a1：在所述功分器中，第一个端口9的负载阻值为Z_L＝50Ω，第二个端口10的负载阻值为Z_L＝50Ω，第三个端口11的负载阻值为Z_L＝50Ω。第一谐波抑制单元1，第二谐波抑制单元2，第三谐波抑制单元3，第四谐波抑制单元4，第五谐波抑制单元5，第六谐波抑制单元6的阻值为R_L＝50Ω。第一接地负载电阻7、第二接地负载电阻8的阻值为R_L＝50Ω。其中所述功分器各组成部分参数及交互关系如下：所述第一谐波抑制单元1，第三谐波抑制单元3，第五谐波抑制单元5，第六谐波抑制单元6，第四谐波抑制单元4，第二谐波抑制单元2依次首尾相连呈闭合的传输线路；所述第一端口9连接于第一谐波抑制单元1和第二谐波抑制单元2的连接处；所述第二端口10连接于第一谐波抑制单元1和第三谐波抑制单元3的连接处；所述第三端口11连接于第二谐波抑制单元2和第四谐波抑制单元4的连接处；所述第一接地负载电阻7一端连接于第三谐波抑制单元3和第五谐波抑制单元5的连接处，另一端短路接地；所述第二接地负载电阻8一端连接于第四谐波抑制单元4和第六谐波抑制单元6的连接处，另一端短路接地。

步骤b1：在本实例中，设计谐波抑制单元均采用十字型传输线结构。其中，第一谐波抑制单元1和第二谐波抑制单元2的结构与参数完全相同。第三谐波抑制单元3和第四谐波抑制单元4的结构与参数完全相同。第五谐波抑制单元5和第六谐波抑制单元6的结构与参数完全相同。其共同的结构交互关系特征如下：端口a、十字型第一分支传输线12、十字型第二分支传输线13和端口b依次相连；十字型第三分支传输线14一端连接于十字型第一分支传输线12和十字型第二分支传输线13的连接处，另一端开路；十字型第四分支传输线15一端连接于十字型第一分支传输线12和十字型第二分支传输线13的连接处，另一端开路。

步骤c1：上述实例中，第一谐波抑制单元1和第二谐波抑制单元2内的十字型传输线结构中包括的第一分支传输线12特征阻抗为Z_c1＝133.3Ω，电长度为θ_c1＝30.3°；第二分支传输线13特征阻抗为Z_c2＝133.3Ω，电长度为θ_c2＝30.3°；第三分支传输线14特征阻抗为Z_c3＝134.8Ω，电长度为θ_c3＝45°；第四分支传输线15特征阻抗为Z_c4＝126.6Ω，电长度为θ_c4＝30°。

步骤c2：上述实例中，第三谐波抑制单元3和第四谐波抑制单元4内的十字型传输线结构中包括的第一分支传输线12特征阻抗为Z_c1＝122.2Ω，电长度为θ_c1＝24.7°；第二分支传输线13特征阻抗为Z_c2＝122.2Ω，电长度为θ_c2＝24.7°；第三分支传输线14特征阻抗为Z_c3＝88.2Ω，电长度为θ_c3＝45°；第四分支传输线15特征阻抗为Z_c4＝109.8Ω，电长度为θ_c4＝30°。

步骤c3：上述实例中，第五谐波抑制单元5和第六谐波抑制单元6内的十字型传输线结构中包括的第一分支传输线12特征阻抗为Z_c1＝40.2Ω，电长度为θ_c1＝39.0°；第二分支传输线13特征阻抗为Z_c2＝40.2Ω，电长度为θ_c2＝39.0°；第三分支传输线14特征阻抗为Z_c3＝129.7Ω，电长度为θ_c3＝45°；第四分支传输线15特征阻抗为Z_c4＝85.8Ω，电长度为θ_c4＝30°。

参阅图4。给出了Gysel功分器的S参数特性曲线，参考曲线可知本实用新型克服了传统Gysel型功分器的寄生通带，而且保持原有Gysel在基频处插损小、端口匹配良好的特点，。本实施例所用的工作点都为1GHz，端口负载阻抗均均为50Ω。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，包括至少通过三个负载端口连接谐波抑制单元和至少两个接地负载电阻R_L，其特征在于：各谐波抑制单元依次首尾相连组成两端口对称的三端口网络闭环传输线路回路，阻抗Z_L的第一个端口(9)连接在第一谐波抑制单元(1)和第二谐波抑制单元(2)的并联接点的首端，阻抗Z_L的第二个端口(10)电连接在第一谐波抑制单元(1)与第三谐波抑制单元(3)的串联接点之间，阻抗Z_L的第三个端口(11)电连接在第二谐波抑制单元(2)与第四谐波抑制单元(4)的串联接点之间，两个接地负载电阻R_L分别电连接在第三谐波抑制单元(3)与第五谐波抑制单元(5)，第四谐波抑制单元(4)与第六谐波抑制单元(6)的串联接点之间。

2.根据权利要求1所述的十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，其特征在于，第一谐波抑制单元(1)，第三谐波抑制单元(3)，第五谐波抑制单元(5)，第六谐波抑制单元(6)，第四谐波抑制单元(4)，第二谐波抑制单元(2)依次首尾相连呈闭合的传输线路。

3.根据权利要求1所述的十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，其特征在于，第一端口(9)连接于第一谐波抑制单元(1)和第二谐波抑制单元(2)的连接处；第二端口(10)连接于第一谐波抑制单元(1)和第三谐波抑制单元(3)的连接处；第三端口(11)连接于第二谐波抑制单元(2)和第四谐波抑制单元(4)的连接处；第一接地负载电阻(7)一端连接于第三谐波抑制单元(3)和第五谐波抑制单元(5)的连接处，另一端短路接地；第二接地负载电阻(8)一端连接于第四谐波抑制单元(4)和第六谐波抑制单元(6)的连接处，另一端短路接地。

4.根据权利要求1所述的十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，其特征在于，第一谐波抑制单元(1)和第二谐波抑制单元(2)的结构与参数完全相同；第三谐波抑制单元(3)和第四谐波抑制单元(4)的结构与参数完全相同；第五谐波抑制单元(5)和第六谐波抑制单元(6)的结构与参数完全相同。

5.根据权利要求1所述的十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，其特征在于，所述的谐波抑制单元均为十字型谐波抑制单元。

6.根据权利要求4所述的十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，其特征在于，十字线上第一分支传输线(12)的电长度θ_c1，特征阻抗Z_c1；第二分支传输线(13)电长度θ_c2，特征阻抗Z_c2；第三分支传输线(14)特征阻抗Z_c3，电长度θ_c3；第四分支传输线(15)电长度为θ_c4，特征阻抗Z_c4。

7.根据权利要求6所述的十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，其特征在于，端口a、十字型第一分支传输线(12)、十字型第二分支传输线13和端口b依次相连；十字型第三分支传输线(14)一端连接于十字型第一分支传输线(12)和十字型第二分支传输线(13)的连接处，另一端开路；十字型第四分支传输线(15)一端连接于十字型第一分支传输线(12)和十字型第二分支传输线(13)的连接处，另一端开路。

8.根据权利要求1所述的十字型传输线谐波抑制Gysel功分器，其特征在于，不同谐波抑制单元中的十字型传输线的各个分支线阻抗和电厂度参数值根据实际情况有所不同。