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T型功分器,您肯定用过……

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在射频电路设计中,我们常常需要将一路信号分成两路或者多路来使用,这个将射频信号分路的元件就是功分器,全称微波功率分配器——Power Divider。5G射频圈儿今天要分享的就是下图所示的这种最简单的T型功分器。
这个T就是信号从端口1 进去,在T型节点上,信号分成两路,分别从端口2 和端口3 出来。根据信号分配的比例,功分器可以分为等分型和不等分型。当然,这个可以一分二,就可以一份多。甚至你做成刺猬都行。
用传输线来实现的话,T型功分器可以等效为一个三条传输线的结,就比如下图这三种:E平面波导T型结,H平面波导T型结和微带T型结。在打结的地方,因为不连续性会激发出杂散场或者高次模,如果这个不连续不能忽略的话,我们可以用一个等效电纳B来估算能量储存。
其传输线模型可以等效为:


假设信号输入端传输线的特征阻抗为Z0,输出端的阻抗分别是Z1和Z2.那么为了使的信号在输入的时候,反射回来的信号足够的小,我们就需要在端口1看过去的等效阻抗是匹配的。即Z1和Z2并联阻抗等于端口1 的特征阻抗Z0.
这个时候就需要满足:
这个时候信号在这个T型结处才不会有反射。端口2和端口3功率分配比例也就可以按照这个Z2:Z1这个比值去分配。比如一个一分二的等分型功分器,Z2:Z1=1,那么Z1=Z2=2*Z0.如果输入阻抗为50Ohm,那么Z1=Z2=100Ohm。这个时候,通常会用四分之一波长阻抗变换器,将Z1和Z2的阻抗变换到所希望的值,比如50Ohm。注意,这种分配器的两个输出端口是没有隔离的,从输出端口看过去的阻抗是失配的。

再比如一个2:1的功分器,如果输入阻抗为50Ohm。端口2 的阻抗为Z1=150Ohm, 端口3的阻抗为Z2=75Ohm。从输入端口1看过去的阻抗为Z1和Z2的并联阻抗等于50Ohm,也就是说输入端口1是匹配的。但是从端口2看进去的并联阻抗为30Ohm,端口3看进去的并联阻抗为37.5Ohm。这两个端口都是不匹配的,反射系数为:

端口2 的回波损耗为:RL=3.5dB
端口3的回波损耗为:RL=9.5dB

如果仅用T型分配器做功率分配的话,在很多情况下还可以。但是如果反过来用作功率合成的话,反射似乎有点离谱,就看你能不能承受啦。。。。

下面是搜集到的一些常见的T型功分器的结构图片,作为设计参考,看一下,您的设计中用到过哪些?
这是一个天线阵的馈电网络,利用T型功分器将信号一分二,二分四的同时,完成相位的转换。


下面是一种小尺寸超宽带功分器,来自专利CN205646094U。
包括电路板以及设置在电路板上的功分电路,所述功分电路具有一个连接至输入端口的输入信号传输段和两个连接至输出端口的输出信号传输段,输入信号传输段和输出信号传输段通过一个电路节点电连接,所述输入信号传输段和输出信号传输段的信号传输路径长度均为1/6λ—1/9λ,所述的功分电路中,在连接输入信号传输段和输出信号传输段的电路节点处还接有一个信号传输路径长度为1/3λ—1/6λ的用于匹配线路阻抗的线路匹配段。减小了功分器的尺寸,使其能够应用于的更多的环境中。克服了信号传输枝节长度缩短导致的线路电容电感效应、阻抗不匹配的问题,保证了功分器性能。


这是一种SIW的功分器



下面是一种同轴线功分器


矩形波导功分器,来自专利CN206849997U

本实用新型公开了一种波导功分器,其整体设计结构可以使得输出功分处理后的电磁信号的腔口长度为标准波导宽边尺寸的75%至80%,宽度为标准波导窄边尺寸的35%至40%,并且其整体体积可以远小于传统波导功分设备,两个功分输出腔口之间的电磁信号是互相隔离的。因此,本申请实施例中的波导功分器具有提高波导功分器的小型化程度及实现波导功分器输出电磁信号互相隔离的技术效果。


下面是两款脊波导功分器
来自专利:CN107464972A
本发明属于微波技术领域,具体涉及到一种脊波导功分器,包括上层脊波导和下层脊波导,所述上层脊波导和下层脊波导之间具有一共用壁,该共用壁上设有连通上、下层脊波导的工字形缝隙,所述上层脊波导的一端封闭,另一端构成脊波导功分器的总端口,所述下层脊波导功分器的两端构成脊波导功分器的两个分端口;所述上层脊波导的封闭端的内侧设有凸形短路面,该短路面的轮廓与工字形缝隙其中一侧的U形边缘平齐。本发明将短路面设置成与工字形缝隙相匹配的凸面状,即满足了功分器的功分及电路匹配要求,又缩短了功分器的短路面及整体长度尺寸。

本发明的技术解决方案是提供一种基于脊波导结构的五端口波导功分器,其特殊之处在于:包括中心三脊波导11、沿E面排列的三个输入单脊波导31与两个输出单脊波导21;上述三个输入单脊波导31、中心三脊波导11与两个输出单脊波导21均沿E面中心线对称分布,以确保其用于功分器时两路输出的等幅同相。
中心三脊波导11一端的三个脊分别与三个输入单脊波导31的脊连接,中心三脊波导11另一端的两侧的脊分别与两个输出单脊波导21的脊连接;输入单脊波导两侧的两个单脊矩形波导端口作为两个匹配端口用来实现输入输出端口的匹配及两个输出端口之间的高隔离度。

注释:文中图片来自于已公开发布的专利或者百度。仅用于技术交流。如需转载,请在文章始末都著名来源。谢谢。

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来源:射频学堂
电路
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-03-05
最近编辑:1年前
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