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专利号: 2023100735168
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种功率分配比和频率可调的微带混合环,其特征在于,所述微带混合环包括:输入端口、输出直通端口、隔离端口、输出耦合端口、第一可调单元、第二可调单元与第三可调单元,所述第一可调单元与所述第二可调单元通过所述第三可调单元级联;其中,所述第一可调单元的两端连接所述输入端口与所述输出直通端口,所述第二可调单元的两端连接所述隔离端口与所述输出耦合端口,所述第三可调单元的两端分别连接所述输入端口与所述输出耦合端口,以及所述输出直通端口与所述隔离端口;

所述第一可调单元用于控制所述输入端口与所述输出直通端口之间的阻抗与电长度处于恒定状态;

所述第二可调单元用于控制所述隔离端口与所述输出耦合端口之间的阻抗与电长度处于恒定状态;

所述第一可调单元与所述第二可调单元,用于调节所述微带混合环的频率至目标频率值;

所述第三可调单元用于调节所述微带混合环的功率分配比至目标功率分配比。

2.根据权利要求1所述的微带混合环,其特征在于,所述第一可调单元包括至少两类可调电容,所述第二可调单元包括至少两类可调电容;

所述第一可调单元与所述第二可调单元,用于调节所述微带混合环的频率至目标频率值,包括:所述第一可调单元用于等效替代阻抗为Z1、电长度为θ1的可调传输线,并通过传输矩阵相等的性质确定所述第一可调单元中各可调电容与所述微带混合环的频率间的第一关系式;

所述第二可调单元用于等效替代阻抗为Z1、电长度为‑θ1的可调传输线,并通过传输矩阵相等的性质确定所述第二可调单元中各可调电容与所述微带混合环的频率间的第二关系式;

根据所述第一关系式与所述第二关系式,调节所述微带混合环的频率至目标频率值。

3.根据权利要求2所述的微带混合环,其特征在于,所述第一可调单元包括接地的两个第一可调电容、一个第二可调电容、两个第一电感与两个接地的第二电感,所述第二可调单元包括接地的两个第三可调电容、一个第四可调电容、两个第三电感与两个第四电感;其中,第一个第二电感、第一个第一可调电容、第一个第一电感、所述第二可调电容、第二个第一电感、第二个第一可调电容与第二个第二电感依次连接于所述输入端口与输出直通端口之间;

第一个第四电感、第一个第三可调电容、第一个第三电感、所述第四可调电容、第二个第三电感、第二个第三可调电容与第二个第四电感依次连接于所述输出耦合端口与隔离端口之间。

4.根据权利要求3所述的微带混合环,其特征在于,所述第一可调单元用于等效替代阻抗为Z1、电长度为θ1的可调传输线,并通过传输矩阵相等的性质确定所述第一可调单元中各可调电容与所述微带混合环的频率间的第一关系式,包括:所述第一可调单元用于将第一可调单元等效替代可调传输线(Z1,θ1),并通过传输矩阵相等的性质确定所述第一可调单元中各可调电容的表达式

2 4

a1=(2‑(2C1L2+C2(L1+L2))ω +ω C1C2L1L2),得到第一关系式为:

其中,L1为第一电感,L2为第二电感,C1为第一可调电

容,ω为角频率,C2为第二可调电容,Z1为阻抗,θ1为电长度。

5.根据权利要求3所述的微带混合环,其特征在于,所述第二可调单元用于等效替代阻抗为Z1、电长度为‑θ1的可调传输线,并通过传输矩阵相等的性质确定所述第二可调单元中各可调电容与所述微带混合环的频率间的第二关系式,包括:所述第二可调单元用于将第二可调单元等效替代可调传输线(Z1,‑θ1),并通过传输矩阵相等的性质确定所述第二可调单元中各可调电容的表达式2

a2=(ω C4L3‑2)C3‑C4;

2

a3=(ω C3L4‑1)L3‑L4;

2 4 2

a4=(2‑ω (2C3L4+C4(L3+L4))+ω C3C4L3L4)((ω C3L4‑1)L3‑L4);

得到第二关系式为:

其中,L3为第三电感,L4为第四电感,C3为第三可调电容,ω为角频率,C4为第四可调电容,Z1为阻抗,θ1为电长度。

6.根据权利要求1所述的微带混合环,其特征在于,所述第三可调单元包括第五可调电容;

所述第三可调单元用于调节所述微带混合环的功率分配比至目标功率分配比,包括:所述第三可调单元用于确定所述输入端口、所述输出直通端口、所述隔离端口与所述输出耦合端口之间的功率分配比和所述第五可调电容之间的第三关系式,并根据所述第三关系式,调节所述微带混合环的功率分配比至目标功率分配比。

7.根据权利要求6所述的微带混合环,其特征在于,所述第三可调单元用于确定所述输入端口、所述输出直通端口、所述隔离端口与所述输出耦合端口之间的功率分配比和所述第五可调电容之间的第三关系式,包括:所述第三可调单元用于根据奇偶模方法对所述微带混合环进行简化分析,得到奇模电路与偶模电路,根据所述偶模电路与所述奇模电路得到相应的奇模传输矩阵与偶模传输矩阵,根据所述奇模传输矩阵与偶模传输矩阵得到所述微带混合环的奇散射矩阵与偶散射矩阵,根据所述奇散射矩阵与所述偶散射矩阵得到所述微带混合环的散射矩阵,并根据所述微带混合环的散射矩阵,确定所述输入端口、所述输出直通端口、所述隔离端口与所述输出耦合端口之间的功率分配比和所述第五可调电容之间的第三关系式。

8.根据权利要求7所述的微带混合环,其特征在于,所述第三可调单元用于确定所述输入端口、所述输出直通端口、所述隔离端口与所述输出耦合端口之间的功率分配比和所述第五可调电容之间的第三关系式,包括:所述第三可调单元用于根据所述微带混合环的散射矩阵的性质,确定所述输入端口、所述输出直通端口、所述隔离端口与所述输出耦合端口之间的功率分配比和所述第五可调电容之间的第三关系式为R=ωC5Z1sinθ1,其中,R为功率分配比,ω为角频率,Z1为阻抗,θ1为电长度,C5为第五可调电容。

9.根据权利要求3所述的微带混合环,其特征在于,所述第一可调电容、所述第二可调电容、所述第三可调电容和所述第四可调电容的取值范围分别为1.0~15.0pF、0.8~

2.1pF、1.0~7.0pF和1.0~14.0pF。

10.根据权利要求6所述的微带混合环,其特征在于,所述第五可调电容的取值范围为

0.7~15.0pF。