CN100495814C - 任意双频带3dB分支定向耦合器 - Google Patents

Abstract

任意双频带3dB分支定向耦合器涉及一种微带线分支定向耦合器，该分支定向耦合器包括第一分支线(1)和第二分支线(2)，在第一分支线(1)和第二分支线(2)之间设有第三分支线(3)和第四分支线(4)，且上述四个分支线形成长方形，且在第一分支线(1)的两端分别设有第一输入端口(10)和第二输入端口(11)，在第二分支线(2)的两端分别设有第一输出端口(12)和第二输出端口(13)，在上述每个分支线的内侧分别设有分布式电感(5)，在分布式电感(5)的端部设有金属化通孔(51)，金属化通孔(51)连接在下金属板(8)上，本发明能工作于任意双频带、结构简单、损耗小、便于加工且成本低。

Description

任意双频带3dB分支定向耦合器

技术领域

本发明涉及一种微带线分支定向耦合器，尤其涉及一种任意双频带3dB分支定向耦合器。

背景技术

目前常用的微带线分支定向耦合器其分支线电桥由两根平行传输线组成，通过分支线实现耦合，在中心频率上分支线的长度及其间的间隔全都是四分之一工作波长。由于分支线的线性相位-频率响应特性，该类定向耦合器只能工作在设计频率f₀和它的奇次倍频如3f₀，5f₀，...上。而在双频段或多频段通讯系统中，各段频率的选择是独立的，一般不是奇次倍频的关系，所以传统的分支定向耦合器不能直接满足这些系统的通频段要求。

2004年四月，美国加州大学洛杉矶分校的T.Itoh教授在IEEE TransactionsMicrowave Theory Techniques的第52期上报道了利用左右手复合传输线实现的任意双频定向耦合器。在该耦合器的每个微带分支线上均加载了集总的串联电容和并联电感，从而实现了非线性的相位-频率响应，进而设计完成了中心频率分别为930MHz和1780MHz的定向耦合器。然而，由于集总元件离散选值的有限性及寄生损耗等参数较大限制了此类定向耦合器的进一步研究与推广。另外，基于全微带分布式结构的左右手复合传输线也因为结构复杂难以精确设计而不宜直接应用于定向耦合器的设计中。

发明内容

技术问题：本发明的发明目的是提供一种任意双频带3dB分支定向耦合器，该任意双频带3dB分支定向耦合器能工作于任意双频带、结构简单、损耗小、便于加工且成本低。

技术方案：本发明的任意双频带3dB分支定向耦合器，包括第一分支线和第二分支线，在第一分支线和第二分支线之间设有第三分支线和第四分支线，且上述四个分支线形成长方形，且在第一分支线的两端分别设有第一输入端口和第二输入端口，在第二分支线的两端分别设有第一输出端口和第二输出端口，在上述第一分支线、第二分支线、第三分支线和第四分支线的内侧分别设有分布式电感，在分布式电感的端部设有金属化通孔，金属化通孔连接在下金属板上。

分布式电感分别设在第一分支线、第二分支线、第三分支线和第四分支线的中部。

在所述的第一分支线、第二分支线、第三分支线和第四分支线的外侧分别设有金属贴片，且每个金属贴片与相应的分布式电感对称分布在每条分支线的两侧。

分布式电感呈直线或曲线。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明能够工作在任意双频带。本发明的四个分支线连同内侧的分布式电感形成了四个简化型左右手复合传输线，这种分布式结构充分考虑了微带线随频率的等效电路色散特性，这就使得此类新型耦合器可工作于任意微波频段。因为内侧连接的分布式电感的作用，使得此类简化型左右手复合传输线保留了传统左右手复合传输线的部分非线性相位-频率响应特性，进而使得本发明可工作于任意需要的双频带上。

2、本发明结构简单，便于加工且成本低。相对于现有技术中的集总电路，本发明的采用分布式电感进而形成了分布式电路，这样，就使得本发明结构简单，本发明采用单层印刷电路板(PCB)工艺生产，一次成型不用外接任何集总元件，因而便于加工，降低了生产成本。

3、本发明损耗小且便于调节。由于本发明采用分布式的微带结构，这就减少了因为使用集总元件所带来的诸如焊接损耗、集总元件参数色散误差等的影响，使得本发明在工作时的损耗减小，同时由于把分布式电感设在分支线的中部，而在分支线的外侧设有金属贴片，能够方便地调节本发明的工作频率通频带的性能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的S参数幅度仿真结果。

图3是本发明的S参数幅度实验测量结果。

图4是本发明的第一输出端口和第二输出端口的相位差仿真及测量结果。

以上的图中有：第一分支线1、第二分支线2、第三分支线3、第四分支线4、分布式电感5、金属化通孔51、下金属板8、金属贴片9、第一输入端口10、第二输入端口11、第一输出端口12、第二输出端口13。

具体实施方式

一种任意双频带3dB分支定向耦合器，包括第一分支线1和第二分支线2，在第一分支线1和第二分支线2之间设有第三分支线3和第四分支线4，且上述四个分支线形成长方形，且在第一分支线1的两端分别设有第一输入端口10和第二输入端口11，在第二分支线2的两端分别设有第一输出端口12和第二输出端口13，在上述第一分支线1、第二分支线2、第三分支线3和第四分支线4的内侧分别设有分布式电感5，在分布式电感5的端部设有金属化通孔51，金属化通孔51连接在下金属板8上，分布式电感5分别设在第一分支线1、第二分支线2、第三分支线3和第四分支线4的中部。

在所述的第一分支线1、第二分支线2、第三分支线3和第四分支线4的外侧分别设有金属贴片9，这样通过改变金属贴片9的长度，就能够实现对本发明的工作频率通频带性能的微调。

所述的分布式电感5可以是直线或曲线，当设计成曲线时，就进一步缩小本发明的内部结构尺寸。

图2和图3给出了本发明的S参数幅度(dB)仿真及测量结果比较，从两图我们可以看出在中心频率分别为900MHz和1800MHz上实现了第一端口12和第二端口13的3dB等功率输出(S₂₁≈S₃₁≈3dB)，在此两中心频率上，第一输入端口10的反射系数(S₁₁)小于一21dB，第一输入端口10到第二输入端口11的隔离系数(S₄₁)大于25dB，即实现了很好的低反射和高隔离性能。图4为第一输出端口和第二输出端口的相位差，从图中我们可以看出在中心频率分别为900MHz和1800MHz上，两输出端口相位差为90度±1.8度，即实现了很好的信号正交输出特性。

Claims (4)

1、一种任意双频带3dB分支定向耦合器，包括第一分支线(1)和第二分支线(2)，在第一分支线(1)和第二分支线(2)之间设有第三分支线(3)和第四分支线(4)，且上述四个分支线形成长方形，且在第一分支线(1)的两端分别设有第一输入端口(10)和第二输入端口(11)，在第二分支线(2)的两端分别设有第一输出端口(12)和第二输出端口(13)，其特征在于在上述第一分支线(1)、第二分支线(2)、第三分支线(3)和第四分支线(4)的内侧分别设有分布式电感(5)，在分布式电感(5)的端部设有金属化通孔(51)，金属化通孔(51)连接在下金属板(8)上。

2、根据权利要求1所述的任意双频带3dB分支定向耦合器，其特征在于所述的分布式电感(5)分别设在第一分支线(1)、第二分支线(2)、第三分支线(3)和第四分支线(4)的中部。

3、根据权利要求1所述的任意双频带3dB分支定向耦合器，其特征在于在所述的第一分支线(1)、第二分支线(2)、第三分支线(3)和第四分支线(4)的外侧分别设有金属贴片(9)，且每个金属贴片(9)与相应的分布式电感(5)对称分布在每条分支线的两侧。

4、根据权利要求1或2或3所述的任意双频带3dB分支定向耦合器，其特征在于所述的分布式电感(5)呈直线或曲线。

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