專利名稱：射頻功率分配器/組合器電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及射頻功率分配器/組合器電路，更具體地說涉及用微帶傳輸線和集總元件實現(xiàn)的射頻功率分配器/組合器電路。
在一般的無線通信系統(tǒng)中，功率分配器/組合器電路通常用在射頻功率放大器中，以便將射頻功率組合。這種功率分配器/組合器電路用芯線、微帶傳輸線或3dB混合耦合器實現(xiàn)。
設計用基板上印制傳輸線(例如微帶傳輸線)實現(xiàn)功率分配器/組合器電路是為了用λ/4(其中λ是波長)帶狀傳輸線變換阻抗。在這種情況下，功率分配器的輸入和輸出端分別包括50Ω的傳輸線，以及用70.7Ω傳輸線設計的λ/4帶狀傳輸線，以便確保阻抗匹配。已知根據(jù)基板的介電常數(shù)和頻率之間的函數(shù)關系來確定傳輸線的長度。這就是說，介電常數(shù)和頻率越低，傳輸線就越長。因此，在特高頻段在有限的基板空間，要實現(xiàn)λ/4帶狀傳輸線是不那么容易的。即在特高頻段采用λ/4帶狀傳輸線，功率放大器的尺寸將變得很大。


圖1表示用3dB混合耦合器(或90°混合耦合器)實現(xiàn)的功率放大器。圖中，從輸入端輸入的射頻信號送至混合輸入電路110。混合輸入電路110的輸出端的信號具有相同的信號強度，并具有90°相位差。在圖1所示的功率放大器中，根據(jù)負載的回波損耗特性，晶體管114A和114B的電流損耗互相不同的。電流損耗差將對電流損耗較大的那個晶體管造成嚴重的損害。結(jié)果，功率放大器將不能工作，或?qū)⑤敵鱿陆怠?br> 從圖2所示的Smith圖可以看到，根據(jù)負載特性，電流損耗是變化的。參照圖2，讓我們考慮阻抗矢量圖202，其輸出功率比功率放大器產(chǎn)生最大功率的最佳點201的輸出功率大約小1dB。此處假設輸出負載的反射系數(shù)是ρL∠φL，從圖1的A點看進去的反射系數(shù)由ΓA＝ρL′∠φL+θ表示，從B點看進去的反射系數(shù)由ΓA＝ρL′∠φL+θ+180°表示。例如，如果電流具有如圖2所示的I2＜I1＝I3＜I4的關系，那么反射系數(shù)ΓA對應于位置(4)和反射系數(shù)ΓB對應于位置(2)。結(jié)果，晶體管114A具有最小的電流損耗，而晶體管114B具有最大的電流損耗，在兩個晶體管之間引起最大的電流損耗差。于是，晶體管114B的結(jié)溫度升高，對晶體管114B造成損害。
如上所述，如果功率放大器用微帶傳輸線實現(xiàn)，則功率放大器的尺寸將顯著增加。此外，如果功率放大器用3dB混合耦合器實現(xiàn)，則功率放大器的晶體管114A和114B的電流損耗將根據(jù)負載特性(即反射系數(shù))而改變。
本發(fā)明的一個目的是提供一種功率分配器/組合器電路，該電路能夠在用微帶傳輸線實現(xiàn)功率放大器時減小功率放大器的尺寸。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種功率分配器/組合器電路，該電路能夠在用3dB混合耦合器實現(xiàn)功率放大器時，避免根據(jù)負載的改變而引起的電流損耗不平衡。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種射頻功率分配器/組合器電路，包括一個輸入端；第一和第二輸出端；與輸入端相連的第一微帶傳輸線；與第一微帶傳輸線垂直連接的第二微帶傳輸線；第一電容器，連接在第二微帶傳輸線的中部和地之間；第一電感器，其一端與第二微帶傳輸線的一端相連；第二電感器，其一端與第二微帶傳輸線的另一端相連；第二電容器，連接在第一電感器的另一端和第二電感器的另一端之間；第三微帶傳輸線，連接在第一電感器的另一端和第一輸出端之間；第四微帶傳輸線，連接在第二電感器的另一端和第二輸出端之間；以及與第二電容器并聯(lián)的一個電阻。
從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例所作的詳細描述中，可以清楚地看到本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點。附圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采用3dB混合耦合器實現(xiàn)的射頻功率放大器；圖2是用來說明射頻功率放大器的電流損耗根據(jù)負載特性改變的Smith圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例的射頻功率分配器/組合器電路的電路圖4是排列在基板上的圖3的射頻功率分配器/組合器電路的實際外形。
下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的一個最佳實施例，其中相同的參考號表示相同的元件。此外，本領域的一般技術(shù)人員應懂得，列舉許多具體的電路元件只是為了更好地理解本發(fā)明，不用這些具體的元件也能實施本發(fā)明。如果有關的現(xiàn)有技術(shù)對描述本發(fā)明的概念不是必需的，那么將省略對它們的說明。
參照圖3，該圖表示根據(jù)本發(fā)明的射頻功率分配器/組合器電路，其中功率分配器/組合器電路包括混合電路和第一至第四微帶傳輸線301、302、303和304。具體地說，第一微帶傳輸線301與輸入端相連，第二微帶傳輸線302垂直地與第一微帶傳輸線301相連。第一電容器C1連接在第二微帶傳輸線302的中部和地之間。第一電感器L1的一端與第二微帶傳輸線302的一端相連，第二電感器L2的一端與第二微帶傳輸線302的另一端相連。第二電容器C2連接在第一電感器L1的另一端和第二電感器L2的另一端之間。第三微帶傳輸線303連接在第一電感器L1的另一端和第一輸出端之間。第四微帶傳輸線304連接在第二電感器L2的另一端和第二輸出端之間。電阻R1與第二電容器C2并聯(lián)。
應注意的是第一和第二電感器L1和L2是空心線圈，第一和第二電容器C1和C2是高頻片狀電容器。由電感器L1和L2、電容器C1和C2以及電阻R1構(gòu)成的混合電路作為基板上的λ/4傳輸線。第一至第四微帶傳輸線301、302、303和304中的每一條都是采用50Ω的傳輸線和薄板電容器在聚四氟乙烯基板上形成的。這就是說，每條微帶傳輸線都包括形成在介電常數(shù)為2.5的聚四氟乙烯基板上的厚度大約為2.2mm的50Ω的傳輸線。電阻R1是100W/100Ω的隔離電阻，用于將第一輸出端與第二輸出端隔離。第一和第二電感器L1和L2具有相同的電感量，并與片狀電容器C1和C2耦連，將來自輸入端的輸入功率分配/組合。
參照圖4，該圖是排列在基板上的圖3的射頻功率分配器/組合器電路的實際外形。由于根據(jù)本發(fā)明的射頻功率分配器/組合器電路具有對稱的結(jié)構(gòu)，所以針對輸出側(cè)的負載變化(反射損耗，相位差)，從輸入(或輸出)端看進去的輸入阻抗是相同的?？傊w管114A和114B之間的電流損耗差取決于輸出匹配電路的失配。然而，在本發(fā)明的組合器電路中，當負載改變時，負載變化將對晶體管114A和114B都會產(chǎn)生影響，因此可以保持電流平衡。
如前所述，傳輸線是用集總元件實現(xiàn)的，因此功率放大器的尺寸可以減小。此外，由于空心線圈和片狀電容器作為低通濾波器，所以本發(fā)明的功率分配器/組合器電路可以濾除高次諧波和不必要的頻率成分。因此，與3dB混合耦合器相比，本發(fā)明的功率分配器/組合器電路具有大約20-30dB的低通濾波效果。另外，本發(fā)明的功率分配器/組合器電路具有對稱的結(jié)構(gòu)，所以是同相位的分配器/組合器電路。于是，由負載變化引起的不平衡問題得到了解決，因此功率放大器的可靠性提高了。
雖然上面描述了本發(fā)明的一個最佳實施例，但是應理解，對本領域的一般技術(shù)人員來說在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可作許多修改和改進。
權(quán)利要求
1.一種射頻功率分配器/組合器電路，包括一個輸入端；第一和第二輸出端；第一、第二和第三微帶傳輸線，所述第一微帶傳輸線的一端與所述輸入端相連，所述第二微帶傳輸線的一端與所述第一輸出端相連，所述第三微帶傳輸線的一端與所述第二輸出端相連；以及連接在所述第一至第三微帶傳輸線之間的集總元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的射頻功率分配器/組合器電路，其中所述混合電路包括第一線圈，連接在所述第一微帶傳輸線的另一端和所述第二微帶傳輸線的另一端之間；第二線圈，連接在所述第一微帶傳輸線的所述另一端和所述第三微帶傳輸線的另一端之間；第一電容器，連接在所述第一微帶傳輸線的所述另一端和地之間；第二電容器，連接在所述第二微帶傳輸線的所述另一端和所述第三微帶傳輸線的所述另一端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的射頻功率分配器/組合器電路，進一步包括與所述第二電容器并聯(lián)的一個電阻。
4.一種射頻功率分配器/組合器電路，包括一個輸入端；第一和第二輸出端；與所述輸入端相連的第一微帶傳輸線；與所述第一微帶傳輸線垂直連接的第二微帶傳輸線；第一電容器，連接在所述第二微帶傳輸線的中部和地之間；第一電感器，其一端與所述第二微帶傳輸線的一端相連；第二電感器，其一端與所述第二微帶傳輸線的另一端相連；第二電容器，連接在所述第一電感器的另一端和所述第二電感器的另一端之間；第三微帶傳輸線，連接在所述第一電感器的所述另一端和所述第一輸出端之間；第四微帶傳輸線，連接在所述第二電感器的所述另一端和所述第二輸出端之間；以及與所述第二電容器并聯(lián)的一個電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的射頻功率分配器/組合器電路，其中所述第一和第二電感器是具有相同電感量的空心線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的射頻功率分配器/組合器電路，其中所述第一和第二電容器是高頻片狀電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的射頻功率分配器/組合器電路，其中所述第一至第四微帶傳輸線中的每一條是采用傳輸線和薄板電容器形成在基板上的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的射頻功率分配器/組合器電路，其中所述傳輸線2.2mm厚，并具有50Ω的電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的射頻功率分配器/組合器電路，其中所述基板由聚四氟乙烯制成，介電常數(shù)為2.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的射頻功率分配器/組合器電路，其中所述電阻是100W/100Ω的隔離電阻，用于將第一輸出端與第二輸出端隔離。
全文摘要
一種射頻功率分配器/組合器電路,包括:一個輸入端;第一和第二輸出端;第一、第二和第三微帶傳輸線,第一微帶傳輸線的一端與所述輸入端相連,第二微帶傳輸線的一端與第一輸出端相連,第三微帶傳輸線的一端與第二輸出端相連;以及連接在第一至第三微帶傳輸線之間的集總元件。
文檔編號H01P5/12GK1176536SQ9711734
公開日1998年3月18日 申請日期1997年8月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月8日
發(fā)明者金沏厚 申請人:三星電子株式會社