一种相位及通道可重构威尔金森功分器的制作方法

本发明涉及微波射频电路领域，尤其涉及一种相位及通道可重构威尔金森功分器。

背景技术：

1、威尔金森功分器是微波射频系统中应用最广泛的无源器件之一，主要用于将输入信号等分或不等分地分配到两个或多个输出端口，同时保持所有端口的阻抗匹配并提供输出端口间的高隔离度。传统的威尔金森功分器通常由四分之一波长传输线变换器和连接在两个输出臂之间的隔离电阻组成。

2、随着现代无线通信系统（如5g/6g通信、相控阵雷达、多功能射频前端）向小型化、集成化和多功能化发展，对射频器件提出了更高的要求。传统的固定式功分器已无法满足动态可重构系统的需求。现有的可重构功分器方案通常通过在每个输出支路并联射频开关来实现通道的开启与关断。然而，这种传统方法存在以下显著缺点：1、元件数量多、面积大：每个需要控制的支路都需要独立的开关管及其偏置电路，增加了芯片面积和电路复杂度。2、插入损耗大：串联开关管会引入额外的导通电阻和寄生电容，导致信号路径上的插入损耗增加，降低了系统效率。3、功能单一：传统可重构功分器仅能实现通路的切换，无法同时提供移相功能，若需要移相则需要额外移相器，进一步增大了体积和损耗。因此，亟需一种结构紧凑、低损耗、多功能集成的新型可重构威尔金森功分器架构，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种相位及通道可重构威尔金森功分器，解决了现有技术存在的不足。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种相位及通道可重构威尔金森功分器，它包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、输入匹配电路、移相单元、第一输出匹配电路、第二输出匹配电路和隔离网络；

3、所述输入端口连接输入匹配电路的输入端，输出匹配电路的输出端分别通过一个移相单元与第一输出匹配电路和第二输出匹配电路连接，第一输出匹配电路的输出端连接第一输出端口，第二输出匹配电路的输出端连接第二输出端口；隔离网络连接在两个移相单元之间；

4、所述移相单元通过在输入的互反逻辑信号vp和vn信号驱动下，产生180°相位差，进而实现相位重构；以及通过改变核心管对的偏置控制信号来进行输出通道的切换，实现通道重构。

5、所述移相单元包括两个核心管对，每个核心管对的一端接入vp电平信号，另一端接入vn电平信号，在相位重构模式中vp电平信号和vn电平信号为互为相反逻辑电平信号；

6、每个核心管对由两个晶体管连接组成，vp电平信号输入一个晶体管的栅极，vn电平信号输入另一个晶体管的栅极。

7、所述隔离网络由隔离电阻和电阻切换开关组成。

8、当核对管对处于正常工作偏置状态时，移相单元表现为标准的180°移相器，此时，输入信号被分配到第一输出端口和第二输出端口，其中每一路均由独立的移相单元控制实现180°相位重构。

9、当需要关闭第二路而仅保留第一路传输时，通过改变核心管对的偏置控制信号，使得vp电平信号和vn电平信号为均为高电平信号，使核心管对同时进入导通状态，在此状态下，差分信号输入移相单元后实现射频短路，使得该支路呈现短路特性，实现低阻抗到高阻抗的变换，经过输入匹配电路的阻抗变换后，从输入端口向第二路看入的负载呈现高阻抗特性，因此，信号仅从第一输出端口输出，同时隔离电阻开关被关闭，防止输入信号被电阻吸收，第一路则正常工作。

10、本发明具有以下优点：

11、1、高度集成，节省面积：巧妙复用了180度移相器的核心管对来实现通道开关功能，省去了传统方案中专门用于短路或断路的独立开关管及其偏置电路，显著减小了芯片面积和电路规模。

12、2、低插入损耗：由于减少了串联开关元件的数量，信号路径上的导通电阻和寄生效应降低，从而在导通状态下实现了更低的插入损耗。

13、3、多功能融合：单个单元同时具备180度移相和通道通断（重构）功能。系统可根据需求动态选择“等幅反相输出”、“等幅同相输出”（通过旁路移相器或调整另一路）或“单路输出”等多种工作模式，极大地提高了系统的灵活性和适应性。

14、4、设计简洁： 简化了控制逻辑，只需控制移相管对和隔离网络开关的偏置即可同时完成相位切换和通路选择，降低了逻辑电路的复杂度。

1.一种相位及通道可重构威尔金森功分器，其特征在于：它包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、输入匹配电路、移相单元、第一输出匹配电路、第二输出匹配电路和隔离网络；

2.根据权利要求1所述的一种相位及通道可重构威尔金森功分器，其特征在于：所述移相单元包括两个核心管对，每个核心管对的一端接入vp电平信号，另一端接入vn电平信号，在相位重构模式中vp电平信号和vn电平信号为互为相反逻辑电平信号；

3.根据权利要求2所述的一种相位及通道可重构威尔金森功分器，其特征在于：所述隔离网络由隔离电阻和电阻切换开关组成。

4.根据权利要求2所述的一种相位及通道可重构威尔金森功分器，其特征在于：当核对管对处于正常工作偏置状态时，移相单元表现为标准的180°移相器，此时，输入信号被分配到第一输出端口和第二输出端口，其中每一路均由独立的移相单元控制实现180°相位重构。

5.根据权利要求3所述的一种相位及通道可重构威尔金森功分器，其特征在于：当需要关闭第二路而仅保留第一路传输时，通过改变核心管对的偏置控制信号，使得vp电平信号和vn电平信号为均为高电平信号，使核心管对同时进入导通状态，在此状态下，差分信号输入移相单元后实现射频短路，使得第二路呈现短路特性，实现低阻抗到高阻抗的变换，经过输入匹配电路的阻抗变换后，从输入端口向第二路看入的负载呈现高阻抗特性，因此，信号仅从第一输出端口输出，同时隔离电阻开关被关闭，防止输入信号被电阻吸收，第一路则正常工作。