一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器

本发明属于射频和微波电子领域，具体涉及一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器。

背景技术：

1、功分器发明于上世纪40年代，在此之后科研人员为了优化功分器的性能做出了各种尝试，设计出了不同结构的功分器。常见的功分器有wilkinson功分器，bagley多边形功分器和gysel功分器等，其中wilkinson功分器凭借其优越的性能在微波通信领域中获得了广泛的应用，成为了使用最多的微波无源器件之一。

2、1960年，wilkinson功分器被e.j.wilkinson发明，wilkinson功分器作为电阻性功分器，相比t型功分器具有高隔离度的特性。1968年s.b.cohn首次提出采用多级阶梯阻抗变换拓展wilkinson功分器的带宽，通过奇偶模分析法对原理进行了解释，并给出了设计的方法和设计结果，后续人员只需查表便可以设计出性能优异的宽频带wilkinson功分器。1977年，nobuo nagai首次提出了平面结构的功分器，用平面结构的传输线与隔离电阻取代了之前的同轴线结构，更易于加工和集成，使pcb版型功分器得到了广泛的应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，实现变介电常数介质存在下的信号分配和隔离，本发明提供一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，实现微波信号在包括液晶层在内的多层介质中的等功率分配，具有低损耗、高隔离度的优势，具有较宽的工作带宽。

2、为了达到以上目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，包括由下至上依次叠加的下层地板、介质基板、下层玻璃基板、液晶层、上层玻璃基板、上层地板，其中，

4、介质基板和下层玻璃基板之间还包括金属条带单元和贴片电阻单元，信号通过金属条带单元和贴片电阻单元进行均匀分配和隔离；

5、所述金属条带单元包括多条依次连接的带状线，线宽均不相同；

6、所述贴片电阻单元包括多个用于隔离的电阻，所述电阻分布于金属条带的带状线间，阻抗大小各不相同。

7、进一步的，所述金属条带单元的阻抗变换部分采用切比雪夫多节匹配变换器设计特性阻抗，变换阶数为n。

8、进一步的，所述贴片电阻个数与上一步所述的变换阶数n相同，贴片电阻的尺寸大小相同，阻抗大小均不相同。

9、进一步的，所述下层玻璃基板和上层玻璃基板的相对介电常数、厚度相同。

10、进一步的，所述金属条带单元包括多条依次连接的金属条带，其中，

11、第一金属条带为直线型带状线，一端作为输入端口，另一端连接第二金属条带；

12、第二金属条带为一端开口的矩形框型带状线，第一金属条带与第二金属条带的矩形框型带状线未开口的一端相连；

13、第三金属条带为t字框型带状线，所述t字框型带状线包括一端开口的矩形框型带状线及与一端开口连接的两条平行直线型带状线，第三金属条带与第二金属条带之间通过第三金属条带的两条平行直线型带状线相连；

14、第四金属条带为类t字框型带状线，所述类t字框型带状线包括两端开口的矩形框型带状线及与其中一端开口连接的两条平行直线型带状线，第四金属条带与第三金属条带之间通过第四金属条带的两条平行直线型带状线相连；

15、第五金属条带为对称放置的两条倒l型带状线，两条倒l型带状线的短边平行且与第四金属条带的矩形框型带状线的另一端开口分别相连，两条倒l型带状线的长边向远离彼此的方向分别延伸，作为左输出端口，右输出端口。

16、进一步的，所述贴片电阻单元包含三个贴片电阻，第一贴片电阻位于位于第三金属条带的两条平行直线型带状线之间，第二贴片电阻位于第四金属条带的两条平行直线型带状线之间，第三贴片电阻位于第五金属条带的两条倒l型带状线的短边之间。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明基于传输线理论和阻抗变换设计，实现了基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，该结构能够适应多层介质层中的液晶层的变介电常数特性，具有较低插入损耗、较高的隔离度以及超宽工作频带优势，插入损耗整体小于 3.6db。

技术特征：

1.一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，其特征在于，包括由下至上依次叠加的下层地板、介质基板、下层玻璃基板、液晶层、上层玻璃基板、上层地板，其中，

2.根据权利要求 1 所述的一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，其特征在于，所述金属条带单元的阻抗变换部分采用切比雪夫多节匹配变换器设计特性阻抗，变换阶数为n。

3.根据权利要求 1 所述的一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，其特征在于，所述贴片电阻个数与所述变换阶数n相同，贴片电阻的尺寸大小相同，阻抗大小均不相同。

4.根据权利要求 1 所述的一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，其特征在于，所述下层玻璃基板和上层玻璃基板的相对介电常数、厚度相同。

5.根据权利要求 1 所述的一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，其特征在于，所述金属条带单元包括多条依次连接的金属条带，其中，

6.根据权利要求 1 所述的一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，其特征在于，所述贴片电阻单元包含三个贴片电阻，第一贴片电阻位于位于第三金属条带的两条平行直线型带状线之间，第二贴片电阻位于第四金属条带的两条平行直线型带状线之间，第三贴片电阻位于第五金属条带的两条倒l型带状线的短边之间。

技术总结本发明提供一种基于液晶材料的超宽带威尔金森功分器，涉及微波技术领域，通过设计传输线的长度、特性阻抗以及采用特定的隔离电阻结构完成了传输线间的阻抗匹配，实现了微波信号在包括液晶层在内的多层介质中的均匀分配和隔离。将功分器在三维电磁场仿真软件中进行建模仿真，仿真结果表明其插入损耗整体小于3.6dB，相对带宽达到100%。技术研发人员：张岩,曹恒之,李世泽受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6