应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的制作方法

1.本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路。


背景技术：

2.功率分配器是微波系统中实现信号由一个端口到多个端口分配的重要器件，广泛应用于相控阵雷达、多路中继通信机等微波设备中。
3.现有技术中，luzzatto功分器虽然解决了原始wilkinson功分器的平面布局问题，但是由于存在四分之一波长线，尺寸始终无法减小，在现代通信系统中很难应用。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路，以解决功分器尺寸无法减小的问题。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路，用于将信号由一个端口分配到多个端口，包括：底层信号输入层、中间金属接地层和上层信号分配层，所述中间金属接地层设于所述底层信号输入层与所述上层信号分配层之间，以实现所述底层信号输入层与所述上层信号分配层之间的通信连接；
6.其中，所述上层信号分配层包括开路短截线以及传输线，所述开路短截线呈环形分布，所述传输线折叠分布于所述开路短截线的环形内；
7.所述底层信号输入层用于将输入信号传输至所述上层信号分配层，以驱动功率分配器；
8.所述上层信号分配层用于将所述输入信号分为若干等幅输出信号。
9.可选的，所述上层信号分配层还包括第一介质基板、第一馈电圆、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口，所述传输线包括第一传输线、第二传输线以及第三传输线；
10.其中，所述第一馈电圆、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口、第一传输线、第二传输线以及第三传输线均设于所述第一介质基板上，所述第一馈电圆设于所述第一介质基板的中心位置，所述第一传输线、所述第二传输线以及所述第三传输线的第一端均连接所述第一馈电圆，所述第一传输线、所述第二传输线以及所述第三传输线的第二端分别连接所述第一输出端口、所述第二输出端口以及所述第三输出端口。
11.可选的，所述传输线还包括第四传输线、第五传输线、第六传输线、第七传输线、第八传输线以及第九传输线，所述开路短截线包括第一短截线、第二短截线、第三短截线、第四短截线、第五短截线以及第六短截线；
12.其中，所述第一短截线的第一端连接所述第一输出端口，所述第一短截线的第二端连接所述第四传输线的第一端，所述第二短截线的第一端连接所述第二输出端口，所述第二短截线的第二端连接所述第五传输线的第一端，所述第三短截线的第一端连接所述第二输出端口，所述第三短截线的第二端连接所述第六传输线的第一端，所述第四短截线的
第一端连接所述第三输出端口，所述第四短截线的第二端连接所述第七传输线的第一端，所述第五短截线的第一端连接所述第三输出端口，所述第五短截线的第二端连接所述第八传输线的第一端，所述第六短截线的第一端连接所述第一输出端口，所述第六短截线的第二端连接所述第九传输线的第一端。
13.可选的，所述第一短截线至所述第六短截线均包括若干第一子短截线、第二子短截线以及第三子短截线；
14.其中，所述第一子短截线、所述第二子短截线以及所述第三子短截线呈匚形设置，且所述第二子短截线的第一端连接所述第一子短截线，所述第二子短截线的第二端连接所述第三子短截线。
15.可选的，所述上层信号分配层还包括第一贴片电阻、第二贴片电阻以及第三贴片电阻；
16.其中，所述第一贴片电阻的第一端连接所述第四传输线的第二端，所述第一贴片电阻的第二端连接所述第五传输线的第二端，所述第二贴片电阻的第一端连接所述第六传输线的第二端，所述第二贴片电阻的第二端连接所述第七传输线的第二端，所述第三贴片电阻的第一端连接所述第八传输线的第二端，所述第三贴片电阻的第二端连接所述第九传输线的第二端。
17.可选的，所述底层信号输入层包括第二介质基板以及第二馈电圆；
18.其中，所述第二馈电圆设于所述第二介质基板上，所述第二馈电圆与所述第一馈电圆设于同一竖直线上。
19.可选的，所述底层信号输入层还包括第十传输线，所述第十传输线连接所述第二馈电圆，以向所述功率分配器输入信号。
20.可选的，所述中间金属接地层包括通孔，所述通孔与所述第二馈电圆与所述第一馈电圆设于同一竖直线上。
21.可选的，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线以及所述第十传输线具有相同的特性阻抗。
22.可选的，所述第一传输线、所述第二传输线以及所述第三传输线的折叠形状和尺寸相同，所述第四传输线至所述第九传输线的折叠形状和尺寸相同。
23.可选的，所述第一贴片电阻、所述第二贴片电阻以及所述第三贴片电阻的电阻阻值相同。
24.本发明提供的应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路，通过在功率分配器中加入所述开路短截线，减小现有的功率分配器中的四分之一波长线的长度，实现了功率分配器的尺寸；此外，本发明通过将传输线折叠分布，进一步减小了功率分配器的尺寸，且实现功率分配器内结构更紧凑。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是现有技术中的wilkinson功率分配器的结构示意图；
27.图2是现有技术中的luzzatto功率分配器的结构示意图；
28.图3是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的结构示意图一；
29.图4是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的结构示意图二；
30.图5是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的结构示意图三；
31.图6是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的结构示意图四；
32.图7是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的结构示意图五；
33.图8是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路中开路短截线的结构示意图；
34.图9是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的性能参数仿真图一；
35.图10是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的性能参数仿真图二；
36.图11是本发明一实施例中所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的性能参数仿真图三。
37.附图标记说明：
38.1-上层信号分配层；
39.101-传输线；
40.1011-第一传输线；
41.1012-第二传输线；
42.1013-第三传输线；
43.1014-第四传输线；
44.1015-第五传输线；
45.1016-第六传输线；
46.1017-第七传输线；
47.1018-第八传输线；
48.1019-第九传输线；
49.102-开路短截线；
50.1021-第一短截线；
51.1022-第二短截线；
52.1023-第三短截线；
53.1024-第四短截线；
54.1025-第五短截线；
55.1026-第六短截线；
56.1027-第一子短截线；
57.1028-第二子短截线；
58.1029-第三子短截线；
59.103-第一介质基板；
60.104-第一馈电圆；
61.1051-第一输出端口；
62.1052-第二输出端口；
63.1053-第三输出端口；
64.1061-第一贴片电阻；
65.1062-第二贴片电阻；
66.1063-第三贴片电阻；
67.2-中间金属接地层；
68.201-通孔；
69.3-底层信号输入层；
70.301-第二介质基板；
71.302-第二馈电圆；
72.303-第十传输线；
73.401-第一四分之一波长线；
74.402-第二四分之一波长线；
75.403-第三四分之一波长线；
76.404-第一隔离电阻；
77.405第二隔离电阻；
78.406-第三隔离电阻。
具体实施方式
79.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
80.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
81.下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
82.在提出本技术前，申请人对功率分配器的电路结构进行了充分的研究，并基于研
究提出了图1所示的wilkinson功率分配器的电路结构以及图2所示的luzzatto功率分配器的电路结构，对于图1所示的wilkinson功率分配器的电路，包括第一四分之一波长线401、第二四分之一波长线402、第三四分之一波长线403、第一隔离电阻404、第二隔离电阻405以及第三隔离电阻406。
83.请参考图1，所述第一四分之一波长线401、所述第二四分之一波长线402、所述第三四分之一波长线403平行分布，所述第一隔离电阻404与所述第二隔离电阻405串联，且所述第一隔离电阻404的第一端连接所述第一四分之一波长线401的输出端，所述第一隔离电阻404的第二端连接所述第二四分之一波长线402的输出端以及所述第二隔离电阻405的第一端，所述第二隔离电阻405的第二端连接所述第三四分之一波长线403的输出端，所述第三隔离电阻406的第一端连接所述第一隔离电阻404的第一端，所述第三隔离电阻403的第二端连接所述第二隔离电阻405的第二端。
84.以上方案中的wilkinson功率分配器为一分三功分器，采用了三个隔离电阻，当隔离电阻的数量在3以上时，隔离电阻需要跨接，制作比较困难；且次方案的四分之一波长线导致所述功率分配器的尺寸无法减小。
85.请参考图2，图2为luzzatto功率分配器的电路结构图，所述luzzatto功率分配器运用等效电路的方法，将图1中的所述wilkinson功分器改进为环形结构，解决了多个输出端口间的隔离电阻的排布问题，但由于仍然存在四分之一波长线，所述功率分配器的尺寸仍然无法减小。
86.有鉴于此，本发明提出了一种应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的电路结构，在图2的luzzatto功率分配器的基础上，将所述四分之一波长线替换成开路短截线，且将传输线折叠排布，减小了所述功率分配器的尺寸，且性能标准未降低。
87.关于本发明的方案，具体说明如下：
88.请参考图3，本发明提供了一种应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路，用于将信号由一个端口分配到多个端口，包括：底层信号输入层3、中间金属接地层2和上层信号分配层1，所述中间金属接地层2设于所述底层信号输入层3与所述上层信号分配层1之间，以实现所述底层信号输入层3与所述上层信号分配层1之间的通信连接；
89.其中，所述上层信号分配层1包括开路短截线102以及传输线101，所述开路短截线102呈环形分布，所述传输线101折叠分布于所述开路短截线的环形内；
90.所述底层信号输入层3用于将输入信号传输至所述上层信号分配层1，以驱动功率分配器；
91.所述上层信号分配层1用于将所述输入信号分为若干等幅输出信号。
92.关于所述开路短截线102，请参考图8，所述开路短截线102包括若干第一子短截线1027、第二子短截线1028以及第三子短截线1029；
93.其中，所述第一子短截线1027、所述第二子短截线1028以及所述第三子短截线1029呈匚形设置，且所述第二子短截线1028的第一端连接所述第一子短截线1027，所述第二子短截线的第二端连接所述第三子短截线1029。
94.具体的，所述开路短截线102在空间中也进行折叠分布。
95.以上方案中，基于等效网络理论，添加所述开路短截线，所述开路短截线内部电路结构呈匚形设置，减小了所述功率分配器的面积，此外所述传输线以及开路短截线采用折
叠布线的紧凑排布方式，进一步减小所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的电路面积，且该功率分配器在面积减小的情况下，结构紧凑，各项性能良好。
96.具体的实施例中，本发明可在奇数支路功率分配网络或天线的馈电网络中使用，在功率合成、分解以及阵列天线等方面都有广泛应用。
97.具体的，所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路可应用于wifi、zigbee等无线网络，应用材质报包括印刷电路板、砷化镓、cmos等不同的衬底。
98.关于所述上层信号分配层1，请参考图4，所述上层信号分配层还包括第一介质基板103、第一馈电圆104、第一输出端口1051、第二输出端口1052、第三输出端口1053，所述传输线包括第一传输线1011、第二传输线1012以及第三传输线1013；
99.其中，所述第一馈电圆104、第一输出端口1051、第二输出端口1052、第三输出端口1053、第一传输线1011、第二传输线1012以及第三传输线1013均设于所述第一介质基板103上，所述第一馈电圆104设于所述第一介质基板103的中心位置，所述第一传输线1011、所述第二传输线1012以及所述第三传输线1013的第一端均连接所述第一馈电圆104，所述第一传输线1011、所述第二传输线1012以及所述第三传输线1013的第二端分别连接所述第一输出端口1051、所述第二输出端口1052以及所述第三输出端口1053。
100.具体的实施例中，请参考图5，所述传输线还包括第四传输线1014、第五传输线1015、第六传输线1016、第七传输线1017、第八传输线1018以及第九传输线1019，所述开路短截线102包括第一短截线1021、第二短截线1022、第三短截线1023、第四短截线1024、第五短截线1025以及第六短截线1026；
101.其中，所述第一短截线1021的第一端连接所述第一输出端口1051，所述第一短截线1021的第二端连接所述第四传输线1014的第一端，所述第二短截线1022的第一端连接所述第二输出端口1052，所述第二短截线1022的第二端连接所述第五传输线1015的第一端，所述第三短截线1023的第一端连接所述第二输出端口1052，所述第三短截线1023的第二端连接所述第六传输线1016的第一端，所述第四短截线1024的第一端连接所述第三输出端口1053，所述第四短截线1024的第二端连接所述第七传输线1017的第一端，所述第五短截线1025的第一端连接所述第三输出端口1053，所述第五短截线1025的第二端连接所述第八传输线1018的第一端，所述第六短截线1026的第一端连接所述第一输出端口1051，所述第六短截线1026的第二端连接所述第九传输线1019的第一端。
102.其他的实施例中，请继续参考图5，所述上层信号分配层1还包括第一贴片电阻1061、第二贴片电阻1062以及第三贴片电阻1063；
103.其中，所述第一贴片电阻1061的第一端连接所述第四传输线1014的第二端，所述第一贴片电阻1061的第二端连接所述第五传输线1015的第二端，所述第二贴片电阻1062的第一端连接所述第六传输线1016的第二端，所述第二贴片电阻1062的第二端连接所述第七传输线1017的第二端，所述第三贴片电阻1063的第一端连接所述第八传输线1018的第二端，所述第三贴片电阻1063的第二端连接所述第九传输线1019的第二端。
104.具体的实施例中，所述第一贴片电阻1061、所述第二贴片电阻1062以及所述第三贴片电阻1063的电阻阻值相同。
105.以上方案中，将连接所述第一馈电圆与各输出端口的所述第一传输线、所述第二传输线以及所述第三传输线折叠布置，使得所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器
电路的纵向长度缩小为原来的1/2，从而环形的面积缩小为原来的1/4。
106.此外，将所述第四传输线至所述第九传输线以及所述第一开路短截线至所述第六开路短截线呈环形折叠排布，进一步的减小了所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的面积。
107.关于所述底层信号输入层3，请参考图6，所述底层信号输入层3包括第二介质基板301以及第二馈电圆302；
108.其中，所述第二馈电圆302设于所述第二介质基板上，所述第二馈电圆302与所述第一馈电圆104设于同一竖直线上。
109.关于介质基板的选用，具体的实施例中，所述第一介质基板103以及所述第二介质基板301采用介电常数为3.66的ro4350高频电路板，厚度为0.2-1mm，例如0.508mm。
110.当然，本发明并不以此为限，所述第一介质基板103以及所述第二介质基板301的其他材料、介电常数以及厚度均在本发明的保护范围内。
111.其他优选的实施方式中，请继续参考图6，所述底层信号输入层3还包括第十传输线303，所述第十传输线303连接所述第二馈电圆302，以向所述功率分配器输入信号。
112.具体的实施例中，所述第一传输线1011、所述第二传输线1012、所述第三传输线1013以及所述第十传输线303具有相同的特性阻抗。
113.其他的实施例中，所述第一传输线1011、所述第二传输线1012以及所述第三传输线1013的折叠形状和尺寸相同，所述第四传输线1014至所述第九传输线1019的折叠形状和尺寸相同。
114.关于中间金属接地层2，请参考图7，所述中间金属接地层2包括通孔201，所述通孔201与所述第二馈电圆302与所述第一馈电圆104设于同一竖直线上。
115.一种实施例中，所述传输线、所述开路短截线、所述第一贴片电阻至所述第三贴片电阻以及中间金属接地层均采用金属铜。
116.关于所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的性能，请参考图9-图11，图9-图11为缩真软件hfss 18.0对所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路进行仿真的s参数仿真结果如图；其中，图9和图10展示了所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的s11、s22、s33、s44，s21、s31、s41，由图可知，在工作频段2.0-2.8ghz以内，器件的s11、s22、s33、s44均小于10db，s21、s31、s41均在-4.9
±
0.15db(理想值为-4.77db)；由此可见，所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路具有良好的端口匹配性能和传输特性。
117.图11为所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路的s23、s24、s34仿真结果图，由图可知，在2.0-2.8ghz内，s23、s24、s34均小于-18db，可见，所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路输出端口之间很好的隔离度。
118.可见，以上方案中的所述应用于wifi的开路短截线奇数功率分配器电路，在面积减小的基础上，性能并未降低。
119.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。