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专利号: 2020104230169
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于交叉型慢波传输线的小型化共面波导等分功分器,其特征在于:包括,介质基板(1),介质基板(1)的正面和背面均设有金属导带;

介质基板(1)正面的金属导带包括信号输入端口传输线(2)、第一输出端口传输线(3)和第二输出端口传输线(4),分别位于输入端口传输线(2)和第一输出端口传输线(3)之间、输入端口传输线(2)和第二输出端口传输线(4)之间的两段交叉型慢波传输线(5),第一输出端口传输线(3)和第二输出端口传输线(4)共同接地面的4个金属通孔一(6),一个贴片隔离电阻(8);另外,在交叉型慢波传输线(5)中,包括有共4个金属通孔二(7);

介质基板(1)正面设有贴片隔离电阻(8),贴片隔离电阻(8)的背面对应位置的上下两侧分别设置有水平矩形金属贴片(9),每个水平矩形金属贴片(9)上各有2个金属通孔一(6),使贴片隔离电阻(8)的左右两侧接地面连通;另外,在交叉型慢波传输线(5)中,2个垂直矩形金属贴片(10)位于交叉型慢波传输线(5)靠拐角处的背面,每个垂直矩形金属贴片(10)上各有2个金属通孔二(7),使交叉型慢波传输线(5)中心导带上下两侧的接地面连通;

所述交叉型慢波传输线(5)上下对称放置;

每一段交叉型慢波传输线(5)正面包含有一段长拐角共面波导传输线(11),一段较短共面波导传输线(12)、一段短共面波导传输线(13),两段折叠细传输线(14),4个交指电容(15),2个金属通孔二(7);交叉型慢波传输线背面包含有1个垂直矩形金属贴片(10),垂直矩形金属贴片(10)上设有2个金属通孔二(7);

在所述长拐角共面波导传输线(11)的两个拐弯处分别设有90度拐角;

所述两段折叠细传输线(14)分别设置在左边和右边;

左边的折叠细传输线(14)两端分别连接较短共面波导传输线(12)的中心导带和长拐角共面波导传输线(11)的中心导带;

右边的折叠细传输线(14)分别连接较短共面波导传输线(12)的中心导带和短共面波导传输线(13)的中心导带;

交指电容(15)两端分别连接折叠细传输线(14)和接地面;

所述交叉型慢波传输线(5)有70.7Ω特性阻抗和90°的相移,能够等效为一段四分之一波长的传输线;

两段交叉型慢波传输线(5)的左端均连接在信号输入端口传输线(2)的一端,右端分别与第一输出端口传输线(3)和第二输出端口传输线(4)相连;

信号输入端口传输线(2)、第一输出端口传输线(3)、第二输出端口传输线(4)处的端口,分别作为功分器的端口1、端口2、端口3;

功分器的端口1用于射频信号的输入,端口2和端口3用于射频信号的输出;

功分器三个端口的阻抗均为50Ω,相应的信号输入端口传输线(2)、第一输出端口传输线(3)、第二输出端口传输线(4)均为具有50Ω特性阻抗的共面波导传输线;

贴片隔离电阻(8)用于隔离第一输出端口传输线(3)与第二输出端口传输线(4)之间的信号传输,防止由于两信号输出端口与外部端口阻抗不匹配造成的反射信号在两信号输出端口之间的串扰,贴片隔离电阻(8)的阻值为100Ω;

介质基板上开设有8个金属通孔,包括用于连接两段交叉型慢波传输线(5)上下两个接地面的4个金属通孔二(7),第一输出端口传输线(3)、第二输出端口传输线(4)共用接地面上的4个金属通孔一(6);所述金属通孔一(6)和金属通孔二(7)用于介质基板(1)正面和背面金属导带间的连接。

2.根据权利要求1所述的基于交叉型慢波传输线的小型化共面波导等分功分器,其特征在于:所述长拐角共面波导传输线(11)、较短共面波导传输线(12)、短共面波导传输线(13)的特性阻抗均为70.7Ω,相移分别为θ1、θ2和θ3;两段折叠细传输线(14)等效为串联电感Lx,4个交指电容(15)等效为4个并联电容CX,位于交指电容(15)上下方的接地面等效为串联电感Lx1;满足Lx=2Lx1;电路图由三段传输线和两个X型单元电路组合而成;其中,第一段相移为θ1的传输线,为长拐角共面波导传输线(11),第二段相移为θ2的传输线,为较短共面波导传输线(12),第三段相移为θ3的传输线,为短共面波导传输线(13);交叉型单元电路中的X型交叉部分相移为θx;

得到交叉型慢波传输线的总相移θ为:θ=θ1+θ2+θ3+2θx

其中:

其中,ω表示工作的角频率;

对于交叉型慢波传输线的特性阻抗,用Bloch阻抗进行求解,交叉型慢波传输线等效电路的转移矩阵为:

其中:

N=1,2,3

得交叉型慢波传输线的特性阻抗Zline为: