RU2815333C1 - Microstrip power divider with extended bandwidth - Google Patents
Microstrip power divider with extended bandwidth Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815333C1 RU2815333C1 RU2023115278A RU2023115278A RU2815333C1 RU 2815333 C1 RU2815333 C1 RU 2815333C1 RU 2023115278 A RU2023115278 A RU 2023115278A RU 2023115278 A RU2023115278 A RU 2023115278A RU 2815333 C1 RU2815333 C1 RU 2815333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microstrip
- quarter
- wave
- divider
- power divider
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для построения устройств распределения сигналов между линиями передачи в сантиметровом диапазоне длин волн.The invention relates to microwave technology and is intended for the construction of devices for distributing signals between transmission lines in the centimeter wavelength range.
Известен простейший синфазный полосковый делитель мощности [Wilkinson Е.J. An n-way hybrid power divider // IRE Trans. 1960. Vol. MTT-8, № 1], содержащий один четвертьволновый трансформирующий участок и один резистор, который обеспечивает согласование и развязку его выходов на средней частоте диапазона. Рабочая полоса этого делителя при основной центральной частоте 10 ГГц составляет 3,4 ГГц при развязке на уровне -20 дБ.The simplest common-mode stripline power divider is known [Wilkinson E.J. An n-way hybrid power divider // IRE Trans. 1960. Vol. MTT-8, No. 1], containing one quarter-wave transforming section and one resistor, which ensures matching and decoupling of its outputs at the mid-range frequency. The operating band of this divider with a main center frequency of 10 GHz is 3.4 GHz with an isolation of -20 dB.
Известен полосковый делитель мощности RU 2392702 С2, содержащий две выходные линии передачи, каждая из которых соединена с входной линией передачи, и, по крайней мере, один резистор, включенный между выходными линиями передачи на некотором расстоянии от точки разветвления, отличающийся тем, что рядом с резистором и параллельно ему дополнительно расположена проводящая полоска, концы которой находятся напротив проводников выходных линий передачи и имеют с ними емкостную связь. Такая конструкция представляется достаточно сложной и реализация такого решения в микрополосковом исполнении затруднена при серийном и крупносерийном производстве, учитывая необходимость настройки.A stripline power divider RU 2392702 C2 is known, containing two output transmission lines, each of which is connected to an input transmission line, and at least one resistor connected between the output transmission lines at some distance from the branching point, characterized in that next to A resistor and parallel to it are additionally located a conductive strip, the ends of which are opposite the conductors of the output transmission lines and have a capacitive coupling with them. This design seems quite complex and the implementation of such a solution in microstrip design is difficult in serial and large-scale production, given the need for customization.
Известны сверхширокополосные делители мощности RU 2621887 С1, RU 2709107, RU 2334312 С1 и другие с большими рабочими полосами рабочих частот. Однако у них большие потери передаваемой мощности в рабочей полосе частот, что недопустимо при использовании этих конструкций, например, в мощных СВЧ усилителях.Ultra-wideband power dividers RU 2621887 C1, RU 2709107, RU 2334312 C1 and others with large operating frequency bands are known. However, they have large losses of transmitted power in the operating frequency band, which is unacceptable when using these designs, for example, in powerful microwave amplifiers.
Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот при приемлемом уровне развязки между выходами делителя и согласования входа и выходов на частотах сантиметрового диапазона. Улучшение согласования и развязки выходов делителя улучшает работу СВЧ устройств, в состав которых входит делитель мощности. При этом снижаются потери мощности на отражение и уменьшается нежелательная связь между двумя линиями передачи.The purpose of the invention is to expand the operating frequency band at an acceptable level of isolation between the outputs of the divider and matching of the input and outputs at frequencies in the centimeter range. Improving the matching and decoupling of the divider outputs improves the performance of microwave devices that include a power divider. This reduces reflection power loss and reduces unwanted coupling between two transmission lines.
Поставленная цель достигается за счет введения следующих изменений: в известном простейшем синфазном кольцевом делителе мощности [Wilkinson E.J. An n-way hybrid power divider // IRE Trans. 1960. Vol. MTT-8, № 1], содержащем две микрополосковые выходные линии передачи, каждая из которых соединена с входной микрополосковой линией передачи, и резистор, включенный между выходными линиями передачи на четвертьволновом расстоянии от точки разветвления, согласно изобретению между кольцом и входной линией применён в качестве согласующего четвертьволновый трансформатор и к точке стыковки трансформирующего участка с кольцом подключён один или два четвертьволновых короткозамкнутых шлейфа с волновым сопротивлением одного шлейфа 50 Ом и более или двух шлейфов 100 Ом и более для каждого.This goal is achieved by introducing the following changes: in the known simplest common-mode ring power divider [Wilkinson E.J. An n-way hybrid power divider // IRE Trans. 1960. Vol. MTT-8, No. 1], containing two microstrip output transmission lines, each of which is connected to the input microstrip transmission line, and a resistor connected between the output transmission lines at a quarter-wave distance from the branching point, according to the invention between the ring and the input line is used as a matching quarter-wave transformer and one or two quarter-wave short-circuited loops with a characteristic impedance of one loop of 50 Ohms or more or two loops of 100 Ohms or more for each are connected to the junction point of the transforming section with the ring.
На Фиг. 1 изображена конфигурация полосковых проводников полоскового делителя мощности с расширенной полосой, где указаны величины их волновых сопротивлений с величиной длин этих проводников и включенный между ними резистор с указанием его омического сопротивления. В качестве элемента, выполняющего короткое замыкание 75- омного шлейфа на средней рабочей частоте использован конденсатор С. Возможно непосредственное гальваническое заземление шлейфа при отсутствии потребности в гальванической развязке делителя от «земли».In FIG. Figure 1 shows the configuration of strip conductors of a strip power divider with an extended band, where the values of their wave impedances are indicated with the lengths of these conductors and the resistor connected between them with an indication of its ohmic resistance. Capacitor C is used as an element that short-circuits the 75-ohm loop at an average operating frequency. Direct galvanic grounding of the loop is possible without the need for galvanic isolation of the divider from the ground.
На Фиг. 2 изображен полосковый делитель мощности с расширенной полосой с указанием позиций элементов его образующих. Входной 50-омный участок 1 стыкуется с четвертьволновым трансформирующим участком 2. Этот участок 2 в свою очередь стыкуется с кольцом делителя, образованным двумя четвертьволновыми участками 3, и с шлейфом 6 с волновым сопротивлением 75 Ом, который вторым концом стыкуется со шлейфом 7 с волновым сопротивлением 17 Ом, выполненным в виде полукруга радиусом в четверть волны на средней рабочей частоте. Участки 3 соединены выходными концами друг с другом резистором 4. К выходным концам участков 3 пристыкованы 50-омные каналы 5.In FIG. Figure 2 shows a stripline power divider with an extended band, indicating the positions of its constituent elements. The input 50-ohm section 1 is connected to a quarter-wave transforming section 2. This section 2, in turn, is connected to a divider ring formed by two quarter-wave sections 3, and to a loop 6 with a characteristic impedance of 75 Ohms, the other end of which is connected to a loop 7 with a characteristic impedance 17 Ohm, made in the form of a semicircle with a radius of a quarter wave at an average operating frequency. Sections 3 are connected at their output ends to each other by a resistor 4. 50-ohm channels 5 are connected to the output ends of sections 3.
На Фиг. 3 изображен тот же полосковый делитель, но с заменой одного шлейфа как на Фиг. 1 двумя шлейфами с удвоенным волновым сопротивлением (150 Ом).In FIG. 3 shows the same strip divider, but with the replacement of one loop as in FIG. 1 two loops with double impedance (150 Ohm).
На Фиг. 4 изображен тот же полосковый делитель, но с заменой одного шлейфа как на Фиг. 2 двумя шлейфами с удвоенным волновым сопротивлением (150 Ом).In FIG. 4 shows the same strip divider, but with the replacement of one loop as in FIG. 2 two loops with double impedance (150 Ohm).
На Фиг. 5 изображен тот же полосковый делитель, но с расположением шлейфа аналогичного Фиг. 1 по оси симметрии конструкции в направлении к выходу делителя с изолированной токопроводящей перемычкой 8 над резистором.In FIG. 5 shows the same strip divider, but with a loop arrangement similar to Fig. 1 along the axis of symmetry of the structure in the direction towards the output of the divider with an insulated conductive jumper 8 above the resistor.
Рассмотрим работу предложенного решения расширения полосы микрополоскового делителя.Let's consider the operation of the proposed solution for expanding the bandwidth of a microstrip divider.
В данной конструкции короткозамкнутый шлейф или два шлейфа длиной в четверть волны на средней частоте диапазона и имеющий волновое сопротивление одного шлейфа 50 Ом и более или двух шлейфов 100 Ом и более для каждого, подключён к точке стыковки четвертьволнового трансформирующего участка, расположенного на входе делителя, и кольца делителя, состоящего из двух четвертьволновых отрезков и резистора соединяющего их на выходе из делителя. Такое подключение короткозамкнутого шлейфа (или двух шлейфов) расширяет рабочую полосу делителя вследствие того, что четвертьволновый шлейф вносит в схему в точке подключения реактивные проводимости противоположного знака по отношению к реактивным проводимостям в этой точке схемы без этого шлейфа таким образом, что компенсация происходит в широкой полосе частот. Вследствие этого расширяется полоса пропускания конструкции и развязка выходов делителя путём подъёма краёв её характеристики передачи и улучшения развязки. Формируется характеристика развязки выходов делителя с тремя минимумами, что позволяет расширить рабочую полосу по сравнению с простым делителем Уилкинсона.In this design, a short-circuited loop or two loops a quarter wave long at the middle frequency range and having a characteristic impedance of one loop of 50 Ohms or more or two loops of 100 Ohms or more for each, is connected to the joining point of the quarter-wave transforming section located at the input of the divider, and a divider ring consisting of two quarter-wave segments and a resistor connecting them at the output of the divider. Such a connection of a short-circuited loop (or two loops) expands the operating band of the divider due to the fact that the quarter-wave loop introduces into the circuit at the connection point reactive conductivities of the opposite sign in relation to the reactive conductances at this point in the circuit without this loop, so that compensation occurs in a wide band frequency As a result, the design bandwidth and isolation of the divider outputs are expanded by raising the edges of its transmission characteristics and improving isolation. A decoupling characteristic of the divider outputs with three minimums is formed, which makes it possible to expand the operating band compared to a simple Wilkinson divider.
Все элементы предлагаемой конструкции микрополоскового делителя мощности с расширенной полосой выполняются без проблем с помощью стандартной фотолитографической технологии и не требуют в дальнейшем какой-либо настройки. При использовании 150-омных шлейфов они могут быть изготовлены в виде тонких проволочек, лежащих на поверхности диэлектрической пластины. Так металлическая проволочка диаметром 0,012 мм расположенная на поликоровой пластине толщиной в один миллиметр, металлизированной с обратной стороны, образует линию с требуемым волновым сопротивлением 150 Ом.All elements of the proposed extended-bandwidth microstrip power divider design are performed seamlessly using standard photolithography technology and do not require any further tuning. When using 150-ohm cables, they can be made in the form of thin wires lying on the surface of a dielectric plate. Thus, a metal wire with a diameter of 0.012 mm located on a polycore plate one millimeter thick, metallized on the reverse side, forms a line with the required characteristic impedance of 150 Ohms.
Примеры выполнения делителя, приведённые на фигурах 1-5 имеют в полосе частот 7-13 ГГц следующие характеристики: развязка между выходными каналами -18 дБ, ослабление сигнала (деление) на проход -3,05 дБ, возвратные потери по входу -20 дБ, возвратные потери по выходу -18 дБ.The examples of the divider shown in Figures 1-5 have the following characteristics in the 7-13 GHz frequency band: isolation between output channels -18 dB, signal attenuation (division) per pass -3.05 dB, input return loss -20 dB, output return loss -18 dB.
Простейший синфазный полосковый делитель мощности по схеме Уилкинсона имеет полосу 7,6-12,2 ГГц при такой же развязке между выходными каналами.The simplest common-mode stripline power divider according to the Wilkinson circuit has a bandwidth of 7.6-12.2 GHz with the same isolation between the output channels.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815333C1 true RU2815333C1 (en) | 2024-03-13 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4875024A (en) * | 1988-12-05 | 1989-10-17 | Ford Aerospace Corporation | Low loss power splitter |
| US5705962A (en) * | 1996-12-31 | 1998-01-06 | Hughes Electronics | Microwave power dividers and combiners having an adjustable terminating resistor |
| US5847625A (en) * | 1997-04-02 | 1998-12-08 | Tx Rx Systems Inc. | Power Divider directional coupler |
| RU12630U1 (en) * | 1999-06-16 | 2000-01-20 | Темнов Владимир Матвеевич | STRIP DIVIDER |
| CN103872418A (en) * | 2014-03-25 | 2014-06-18 | 西安电子工程研究所 | Micro-strip one-to-two power divider |
| US9705175B2 (en) * | 2015-05-08 | 2017-07-11 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Waveguide power dividers |
| US20230044376A1 (en) * | 2020-01-06 | 2023-02-09 | Harada Industry Co., Ltd. | Power feed circuit for circularly polarized antenna |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4875024A (en) * | 1988-12-05 | 1989-10-17 | Ford Aerospace Corporation | Low loss power splitter |
| US5705962A (en) * | 1996-12-31 | 1998-01-06 | Hughes Electronics | Microwave power dividers and combiners having an adjustable terminating resistor |
| US5847625A (en) * | 1997-04-02 | 1998-12-08 | Tx Rx Systems Inc. | Power Divider directional coupler |
| RU12630U1 (en) * | 1999-06-16 | 2000-01-20 | Темнов Владимир Матвеевич | STRIP DIVIDER |
| CN103872418A (en) * | 2014-03-25 | 2014-06-18 | 西安电子工程研究所 | Micro-strip one-to-two power divider |
| US9705175B2 (en) * | 2015-05-08 | 2017-07-11 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Waveguide power dividers |
| US20230044376A1 (en) * | 2020-01-06 | 2023-02-09 | Harada Industry Co., Ltd. | Power feed circuit for circularly polarized antenna |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Wang, X., Ma, Z., Sakagami, I., Mase, A., & Yoshikawa, M. (2016). A small wilkinson power divider with complex isolation component. Microwave and Optical Technology Letters, 58(9), 2163-2168. doi:10.1002/mop.30008. Peters, F.D.L., Hammou, D., Tatu, S.O., & Denidni, T.A. (2010). MODIFIED MILLIMETER-WAVE WILKINSON POWER DIVIDER FOR ANTENNA FEEDING NETWORKS. Progress In Electromagnetics Research Letters, 17, 11-18. doi:10.2528/pierl10061805. Al Abbas, E., Abbosh, A.M., & Bialkowski, K. (2017). Tunable In-Phase Power Divider for 5G Cellular Networks. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 27(6), 551-553. doi:10.1109/lmwc.2017.2701307. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110034361A (en) | It is a kind of towards 5G communication miniature ultra wide band filtering function divide feeding network and its design method | |
| CN112272900B (en) | Helical UWB Microstrip Orthogonal Directional Coupler | |
| EP2278657B1 (en) | Power divider | |
| CN108172958B (en) | Periodic slow wave transmission line unit based on coplanar waveguide | |
| CN104810576A (en) | Millimeter wave broadband 0-pi phase shifter | |
| US4430758A (en) | Suspended-substrate co-planar stripline mixer | |
| KR102244144B1 (en) | Compact Multi-Band Power Divider With Zero-Degree Composite Right-/Left-Hand Transmission Lines | |
| CN114497953B (en) | Broadband low-loss one-to-four power divider | |
| RU2815333C1 (en) | Microstrip power divider with extended bandwidth | |
| US4749969A (en) | 180° hybrid tee | |
| CN222690884U (en) | Harmonic detection dual-band ultra-wideband filtering power divider | |
| RU187316U1 (en) | COMPACT FOUR DIFFERENT DIRECTED TAP | |
| RU177305U1 (en) | COMPACT DIRECTED TAP | |
| CN108288742B (en) | Radio frequency isolation gate, signal isolation method, radio frequency isolation transmission circuit and transmission method | |
| CN112652873A (en) | Design of fan-shaped microstrip line decoupling circuit | |
| CN114884600B (en) | A frequency division multiplexer based on multi-layer circuit directional filters and its working method | |
| RU196285U1 (en) | SMALL DIRECTED DIRECTION | |
| RU2392702C2 (en) | Strip power divider | |
| RU180138U1 (en) | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP | |
| CN103401051A (en) | Broadband power synthesizer based on radial line and substrate integrated waveguide | |
| CN113540715A (en) | High-frequency band-pass filter and high-frequency radio frequency device | |
| RU182127U1 (en) | COMPACT MICROWAVE BRIDGE | |
| RU189909U1 (en) | MINIATURE THREE-SHLIFT DIRECTED DETECTOR | |
| RU183839U1 (en) | COMPACT THREE-LINE DIRECTED TAP | |
| CN115332755B (en) | Dual-frequency equal-division Gysel power division filter |