一种基于全通网络的射频偏置器的制作方法

1.本发明涉及射频偏置器技术领域，具体涉及一种基于全通网络的射频偏置器。


背景技术：

2.bias-tee是射频电子系统中应用较为广泛的无源器件，在雷达、移动通信系统中得到广泛的应用。例如在设计t/r组件时，为了降低成本和复杂度，往往外部接头只设计一个射频接头，这时需要将直流供电与射频信号同时输入时，需要通过bias-tee将直流供电与射频信号混合后传输至各个tr组件的外部接头。
3.bias-tee的基本结构包含射频信号输入端、直流电源输入端、混合信号输出端(射频信号 直流)、电容和电感。其中电容的作用是通过高频、隔离直流，电感的作用是通过低频、隔离高频，这样既能防止输入信号之间的相互干扰，也能实现信号的耦合。由于实际的电感和电容存在寄生参数，在宽频率范围内存在自身的谐振点，因此简单的偏置电路无法实现宽带宽的信号耦合，为实现宽带宽的射频信号耦合需要依靠一系列的电阻、电容、电感来抑制偏置点，提高bias-tee的带宽，这种做法在一定程度上增加了设计的困难。因此需要提出一种电路简单并且宽带宽的偏置器。
4.目前，通信系统趋于小型化和宽带化，对其内部的单器件的空间尺寸和频率带宽提出了更高的要求，而通信系统中的宽带放大器又要求其偏置器能够承受很高的功率并且能够在宽频带内工作。因此，研制小型化、宽带、大功率、简便的偏置器具有很好的实际应用价值和意义。例如，授权号为cn cn211826185u，名称为“一种大功率偏置器”的实用新型专利文件公开了一种大功率偏置器，该偏置器采用lc形式来实现，其内部器件能够承受大功率，其偏置器一般不适用于在宽频带内工作。授权号为cn209088042u，名称为“一种bias tee装置”的实用新型专利文件公开了一种可根据不同频率进行更换芯片的偏置器，该偏置器采用微带线加芯片结构结构，盒体封装，其设计属于更换中间lc电路芯片的形式，其工作带宽难以进一步提高，成本较高。
5.针对目前超宽带的bias-tee(从几十mhz到几十ghz)，传统的形式的bias-tee由于偏置电感的存在相对来说存在着带宽窄、损耗大、结构复杂、高频性能恶化较为厉害等问题。
6.基于上述情况，本发明提出了一种基于全通网络的射频偏置器，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于全通网络的射频偏置器。本发明的基于全通网络的射频偏置器结构简单，使用方便，利用二阶全通网络结构，其射频通频带宽，偏置电感连接于全通网络接地电容处，接入点阻抗低，所需电感小，寄生参数低，在高频处寄生参数的影响，可以通过全通网络中的电容电感进行隔离，因此容易实现很好的高频性能。
8.本发明通过下述技术方案实现：
9.一种基于全通网络的射频偏置器，包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一电感l1、第二电感l2和第三电感l3；
10.所述第一电容c1一端分别与第三电容c3一端、第一电感l1一端电连接，所述第一电感l1另一端分别与第二电感l2一端、第三电感l3一端、第二电容c2一端电连接，所述第二电感l2另一端与第一电容c1另一端电连接。
11.本发明的目的在于提供一种基于全通网络的射频偏置器。本发明的基于全通网络的射频偏置器结构简单，使用方便，利用二阶全通网络结构，其射频通频带宽，偏置电感连接于全通网络接地电容处，接入点阻抗低，所需电感小，寄生参数低，在高频处寄生参数的影响，可以通过全通网络中的电容电感进行隔离，因此容易实现很好的高频性能。
12.优选的，包括第四电容c4、第五电容c5、第四电感l4和第五电感l5；
13.所述第一电容c1一端分别与第三电容c3一端、第四电感l4一端电连接，所述第四电感l4另一端分别与第一电感l1一端、第四电容c4一端电连接，所述第一电感l1另一端分别与第二电容c2一端、第二电感l2一端和第三电感l3一端电连接，所述第二电感l2另一端分别与第五电感l5一端、第五电容c5一端电连接，所述第五电感l5另一端与第一电容c1另一端电连接。
14.优选的，所述第一电容c1的电容值为1pf，第二电容c2的电容值为4pf。
15.优选的，所述第三电容c3的电容值为1000pf。
16.优选的，所述第一电感l1和第二电感l2的电感值均为5nh。
17.优选的，所述第三电感l3的电感值为245uh。
18.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
19.本发明的基于全通网络的射频偏置器结构简单，使用方便，利用二阶全通网络结构，其射频通频带宽，偏置电感连接于全通网络接地电容处，接入点阻抗低，所需电感小，寄生参数低，在高频处寄生参数的影响，可以通过全通网络中的电容电感进行隔离，因此容易实现很好的高频性能，具体有益效果如下：
20.1.本发明采用二阶全通网络的方式作为射频主路，极大的减小了bias-tee的直通损耗；
21.2.本发明通过二阶全通网络隔离了偏置电感高频性能恶化对传输主路的影响，改善了bias-tee的高频特性；
22.3.本发明可以通过更高阶全通网络，进一步将使用带宽变得更宽。
附图说明
23.图1为本发明所述实施例1的电路原理图；
24.图2为本发明所述实施例2的电路原理图；
25.图3为本发明的射频输入端至直通端的插入损耗(s21)曲线和输入端驻波(s11)曲线图；
26.图4为本发明的实测结果图。
具体实施方式
27.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对
本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
28.实施例1：
29.如图1所示，本发明提供了一种基于全通网络的射频偏置器，包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一电感l1、第二电感l2和第三电感l3；
30.所述第一电容c1一端分别与第三电容c3一端、第一电感l1一端电连接，所述第一电感l1另一端分别与第二电感l2一端、第三电感l3一端、第二电容c2一端电连接，所述第二电感l2另一端与第一电容c1另一端电连接。其中，端口1至端口2为射频信号直通端，端口3为直流信号输入端，第二电容c2另一端接地。
31.中间的二阶全通网络部分(第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1、第二电感l2)、偏置电路部分。dc偏置电感(第三电感l3)接入点在全通网络接地电容(第二电容c2)处，接入点的阻抗较低，因此所需的偏置电感小，相应地，其寄生参数也较小。全通网络接地电容(第二电容c2)容抗随频率变小，电感(第一电感l1、第二电感l2)感抗随频率变大，可以有效减小偏置电感(第三电感l3)的寄生参数对射频传输特性的影响。因此对于bias-tee的整体性能有较大的提升。其工作频频范围可从20mhz到16ghz。直流dc电流≥2a,直流dc电压≥50v。
32.利用二阶全通网络结构，其射频通频带宽，偏置电感连接于全通网络接地电容处，接入点阻抗低，所需电感小，寄生参数低，在高频处寄生参数的影响，可以通过全通网络中的电容电感进行隔离，因此容易实现很好的高频性能。
33.实施例2：
34.如图2至4所示，一种基于全通网络的射频偏置器，包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4和第五电感l5；
35.所述第一电容c1一端分别与第三电容c3一端、第四电感l4一端电连接，所述第四电感l4另一端分别与第一电感l1一端、第四电容c4一端电连接，所述第一电感l1另一端分别与第二电容c2一端、第二电感l2一端和第三电感l3一端电连接，所述第二电感l2另一端分别与第五电感l5一端、第五电容c5一端电连接，所述第五电感l5另一端与第一电容c1另一端电连接。其中，端口1至端口2为射频信号直通端，端口3为直流信号输入端，第二电容c2另一端、第四电容c4另一端、第五电容c5另一端接地。
36.进一步地，在另一个实施例中，所述第一电容c1的电容值为1pf，第二电容c2的电容值为4pf。
37.进一步地，在另一个实施例中，所述第三电容c3的电容值为1000pf。
38.进一步地，在另一个实施例中，所述第一电感l1和第二电感l2的电感值均为5nh。
39.进一步地，在另一个实施例中，所述第三电感l3的电感值为245uh。
40.作为本发明的一个实际案例，设计了一个20mhz～16ghz的射频偏置器(bias-tee)，第一电容c1的大小为1pf，第二电容c2的大小为4pf，第三电容c3的大小为1000pf，第一电感l1和第二电感l2的大小均为5nh，第三电感l3的大小为245uh。仿真结果射频输入端
至直通端的插入损耗(s21)曲线和输入端驻波(s11)曲线如图3所示，从图中可看出，在10～18000mhz工作频段范围内，插入损耗《0.3db，输入端口的回波损耗在整个工作频带内s11《-20db。
41.图4为本发明实测结果。实测结果表明，频率范围20mhz～16ghz内，回波s11《15db，插损s21《1db。直流耐压测试，dc电压为100v，且电流大于2a时该偏置器仍然工作正常。
42.本发明一个实施例的工作原理如下：
43.一种基于全通网络的射频偏置器，第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1、第二电感l2组成全通网络，dc偏置电感(第三电感l3)连接于第二电容c2。第三电感l3的电感值较大，在高频时寄生参数大。本设计中dc偏置电感(第三电感l3)不是直接连接于主传输线，而是通过第二电容c2与第一电感l1与第二电感l2连接于主传输线，第二电容c2阻抗在高频时变小，第一电感l1、第二电感l2阻抗在高频时变大，第二电容c2与第一电感l1、第二电感l2可以充分吸收与隔离第三电感l3高频寄生参数对主传输线的影响，提高射频偏置器性能。
44.依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的基于全通网络的射频偏置器，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
45.如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
46.除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。