功分器設計方法技術

功分器/合路器是通信或雷達系統中的重要器件。本發明專利技術提供了一種N等分功分器(N為自然數，且N≥2)設計方法，包括兩步：第一步，根據功分器的傳輸特性要求，先綜合出一個傳輸網絡TN(可由多個傳輸網絡TN1、TN2、…、TNn級聯而成)，使其滿足端口0與端口k(k＝1、2、…、N)之間的傳輸特性要求。第二步，將N個傳輸網絡TN的左端合并，作為功分器的端口0，其余端口分別作為功分器的端口k，并選擇恰當的匹配網絡MN1、MN2、…、MNm接入，按照功分器的奇模等效電路，調整匹配網絡MN1、MN2、…、MNm中的元件值，進而改變奇模反射系數Γo，使其逼近偶模反射系數Γe(理想情況是Γo＝Γe)，從而保證端口k的回波損耗及其它端口之間的隔離度滿足要求。整個方法簡單準確。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于通信
，具體設及一類具有信號處理功能的。
技術介紹
功分器全稱功率分配器，是通信或雷達系統中的重要器件。它是一種將一路輸入 信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成 一路輸出，此時可也稱為合路器。由于功分器可W逆向使用作為合路器，所W下面的討論皆 W功分器為例。一個功分器的輸出端口之間應保證一定的隔離度。功分器的主要技術參數 有插入損耗、回波損耗、功率分配端口間的隔離度和通帶寬度等等。
技術實現思路
現有功分器缺乏簡單準確的設計方法。本專利技術的目的是為了克服現有技術不足， 提供了一類具有信號處理功能的。與傳統的功分器不同，本方法所述方法 實現的功分器不但能實現輸入功率的準確等分，而且對輸入的信號具有信號處理功能，可 W按照實際需求來綜合相應的電路。 本專利技術所述功分器的一般結構示意圖如圖1所示，它能夠實現對輸入信號的N等 分（N為自然數，且N >。。圖1中的網絡是一個具有化1個端口的網絡，分別W端口0、端 口1、端口2、…、端口N來描述。對于N等分功分器而言，當能量從端口0饋入時，將被等分 至端口1、端口2、…、端口N輸出。所從端口1、端口2、…、端口N的電氣性能是對稱的。 端口0與端口k(其中k=l、2、…、腳之間分別通過多個二端口網絡TNi、TN2、…、TN。（其 中n為大于1的自然數）的級聯來進行連接，該些二端口網絡被稱為傳輸網絡；為了保證各 個輸出端口即端口1、端口2、…、端口N間的隔離度，在端口k與端口j之間（其中，k = 1、2、…、N，j = l、2、…、N，且j聲k)，連接有多個二端口網絡MNi、MN2、…、MNm(其中m為 大于1的自然數），該些二端口網絡被稱為匹配網絡；另外，端口0處的特征阻抗用R。表示， 端口1、端口2、…、端口N處的特征阻抗用Ri表示。 N等分功分器的各個端口之間的電氣特性可由散射矩陣來描述，其定義為 散射矩陣中的元素為散射參數，定義為(其中，k = 0、1、…、腳(其中，j= 0、1、...'N，k= 0、1、...'N，且j聲k) 其中，3k是端口k的歸一化入射波，bk是端口k的歸一化出射波，bj是端口j的歸 一化出射波。 在N等分功分器中，端口 1、端口 2、…、端口N的電氣性能是對稱的。故端口之間 對稱性由下面的對稱變換矩陣[円來描述，即(2)為了導出N等分功分器的散射矩陣中的那些散射參數，按照散射參數的定義， 在端口k(其中k= 1、2、…、腳依次施加入射波F/激勵，而保持其它端口的電壓入射波為 呼=0 (其中j= 1、2、…、N，且j聲k)。通過分析對稱變換矩陣[円的特征值和特征向 量可知，該些入射波激勵可W分解為偶模激勵和奇模激勵，即 當對N等分功分器施加偶模激勵時，端口 0開路，端口k與端口j之間的匹配網絡 麗1、MN2、…、MNm因為偶模激勵而被忽略。最終得到端口k的偶模等效電路網絡如圖2所 示。在偶模等效網絡中，端口 0處的特征阻抗變為N?R。，端口k處的特征阻抗仍然為Ri。 所W，該個偶模等效網絡實質上退化成一個W特征阻抗N?R。為負載的單端口網絡，描述了 端口 0與端口k之間的傳輸特性。如圖2所示，在偶模等效網絡中，有多個傳輸網絡TNi、 TN2、…、TN。級聯。該多個級聯的傳輸網絡TNi、TN2、…、TN。可W用一個等效傳輸網絡TN 來表示，如圖3所示。在實際中，需要功分器具有相應的信號處理功能。因此，可W根據實 際要求（例如帶寬、通帶內波動、端日0的回波損耗、帶外抑制、相位或群時延等等）來綜合 傳輸網絡TN，注意其左端的特征阻抗為N?R。，右端的特征阻抗為Ri。在偶模激勵下，假設 從端口k往傳輸網絡TN里面看去的偶模輸入導納為Y。，對應的偶模反射系數為r。，則端口 k的出射波為(6) 當對N等分功分器施加奇模激勵時，端口 0短路。另外，對于連接在端口k與端 口j之間的匹配網絡MNi(i= 1、2、…、m)而言，可W將其分解成兩個網絡麗和麗的 級聯，使其中間連接處的電位為零。一個例子如圖4所示，其中Z為阻抗，左端的端口電壓 為，右端的端口電壓為。在奇模激勵下，可W找出其對應的零電位處，如圖所 示。從而在奇模激勵下，N等分功分器的分析可W簡化成針對端口k的單端口網絡的分析， 最終得到奇模等效電路如圖5所示。在奇模激勵下，假設從端口k往傳輸網絡TN里面看進 去的奇模輸入導納為Y。，對應的奇模反射系數為r。，則端口k的出射波為(7) 利用迭加定理可知，端口k總的出射波bk為(8) 其它端口j的出射波bj為巧） 按照散射參數的定義，可W得到各個端口對應的散射系數為因此，為了保證端口k與端口j之間的隔離度，需要選擇恰當的匹配網絡麗1、 MN,、…、MNm來調整奇模反射系數為r。，使其逼近偶模反射系數為r。，理想情況是r〇=Te (10)[003引從而讓[003引 Sk,k=re和Sj,k=o (11) 歸納前面的分析可知，本專利技術所述N等分功分器的設計方法包括兩步。第一步，根 據N等分功分器的傳輸特性要求（例如帶寬、通帶內波動、端口 0的回波損耗、帶外抑制、相 位或群時延等等），先綜合出一個傳輸網絡TN(可由多個傳輸網絡TNi、TN2、…、TN。級聯而 成），使其滿足端口 0與其它端口k(其中k= 1、2、…、腳之間的傳輸特性。第二步，將N 個傳輸網絡TN的左端合并，作為功分器的端口 0,其余端口分別作為功分器的端口k，并選 擇恰當的匹配網絡MNi、MN2、…、MNm接入到端口k與端口j(其中，k= 1、2、…、N，j= 1、 2、…、N，且j聲k)之間，按照功分器的奇模等效電路，調整匹配網絡MNi、MN2、…、MNm，進 而改變功分器的奇模等效電路所對應的奇模反射系數r。，使其逼近功分器的偶模等效電 路所對應的偶模反射系數r。（理想情況是r"=r。)，從而滿足端口k的回波損耗要求及 端口k與端口j之間的隔離度要求。本專利技術的有益效果是；①功分器能夠對輸入信號進行N等分（N為自然數，且N> 2)，或者能夠對N路輸 入信號進行合成； ②功分器的端口 0的特征阻抗和其它端口的特征阻抗可W不一樣，即功分器也具 有阻抗變換的功能； ⑨功分器的端口0與其它端口的傳輸特性能夠具有信號處理功能； ④本專利技術所述具有簡單、快速和準確的特點。【附圖說明】 圖1是本專利技術所述N等分功分器的一般結構示意圖。 圖2是偶模激勵下所得到的N等分功分器的偶模等效網絡。圖3是偶模激勵下所得到的N等分功分器的簡化偶模等效網絡。 圖4是通過一個例子來說明通過網絡等效變換來確定零電位面。 圖5是奇模激勵下所得到的N等分功分器的奇模等效網絡。 圖6是二等分功分器的一般結構示意圖。圖7是偶模激勵下的二等分功分器的偶模等效網絡。 圖8是實施例一中的二等分功分器的偶模等效電路。 圖9是實施例一中的二等分功分器的偶模等效電路的頻率響應。 圖10是實施例一中的二等分功分器的實現網絡（沒當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
本專利技術敘述了一種N等分功分器設計方法。整個方法包括兩步：第一步，根據N等分功分器的傳輸特性要求(例如帶寬、通帶內波動、端口0的回波損耗、帶外抑制、相位或群時延等等)，先綜合出一個傳輸網絡TN(可由多個傳輸網絡TN1、TN2、…、TNn級聯而成，其中n為大于1的自然數)，使其滿足端口0與其它端口k(其中k＝1、2、…、N)之間的傳輸特性。第二步，將N個傳輸網絡TN的左端合并，作為N等分功分器的端口0，其余端口分別作為N等分功分器的端口k，并選擇恰當的匹配網絡MN1、MN2、…、MNm(其中m為大于1的自然數)接入到端口k與端口j(其中，k＝1、2、…、N，j＝1、2、…、N，且j≠k)之間。按照功分器的奇模等效電路，調整匹配網絡MN1、MN2、…、MNm，進而改變功分器的奇模等效電路所對應的奇模反射系數Γo，使其逼近功分器的偶模等效電路所對應的偶模反射系數Γe(理想情況是Γo＝Γe)，從而滿足端口k的回波損耗要求及端口k與端口j之間的隔離度要求。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖飛，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51