[實(shí)用新型]一種定向耦合器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220040729.8
• 申請(qǐng)日: 2012-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN202454709U
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭進(jìn);周曙煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京瑯拓科電子設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H01P5/18
• 分類號(hào): H01P5/18
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種定向耦合器，尤其涉及一種電容加載微帶線定向耦合器，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

定向耦合器是一種通用的微波/毫米波部件，在微波系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，是一種具有定向傳輸特性的四端口元件，其本質(zhì)是將微波信號(hào)按一定比例進(jìn)行功率分配。?

定向耦合器可用于信號(hào)的隔離、分離和混合，如功率的監(jiān)測、源輸出功率穩(wěn)幅、信號(hào)源隔離、傳輸和反射的掃頻測試等。主要技術(shù)指標(biāo)有：方向性、駐波比、耦合度、插入損耗。?

定向耦合器由傳輸線構(gòu)成，這些傳輸線包括同軸線、矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、帶狀線和微帶線，因而從結(jié)構(gòu)上看，定向耦合器種類繁多，差異也很大。從耦合機(jī)理看，主要有小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配雙T。圖1就是傳統(tǒng)的微帶線定向耦合器。?

隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，微波電路系統(tǒng)逐漸向小型化、輕量化和更高的性能可靠性等方向發(fā)展，原本體積較小的帶狀線和微帶線也逐漸達(dá)不到技術(shù)要求。?

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種電容加載的微帶線定向耦合器，用于實(shí)現(xiàn)微帶線定向耦合器的小型化和高定向傳輸特性，同時(shí)可以根據(jù)不同的指標(biāo)和尺寸需要來改變電容加載線的位置、電容加載線的尺寸、兩傳輸線的線寬或兩傳輸線的間距。?

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：?

一種定向耦合器，包括兩傳輸線；其特征在于兩所述傳輸線的耦合區(qū)位于同一側(cè)的兩端口之間具有一電容結(jié)構(gòu)。?

耦合區(qū)一端為微波信號(hào)輸入端口、另一端為直通端口的所述傳輸線稱為主耦合線，耦合區(qū)一端為耦合端口、另一端為隔離端口的另一所述傳輸線稱為副耦合線；所述副耦合線的耦合區(qū)兩端的線寬大于該副耦合線耦合區(qū)中間部分的線寬，使所述副耦合線與所述主耦合線位于耦合區(qū)同一側(cè)的兩端口形成一電容結(jié)構(gòu)。?

所述副耦合線與所述主耦合線相對(duì)一側(cè)的耦合區(qū)兩端分別設(shè)有一金屬線，作為所述電容結(jié)構(gòu)的一個(gè)極板。?

所述副耦合線的耦合區(qū)兩端的金屬線長度相等。?

所述金屬線與所述傳輸線為相同材料。?

所述傳輸線的線寬為1mm，兩傳輸線耦合區(qū)間距為0.7mm；所述傳輸線長度為3.9mm，所述金屬線長度為1.2mm，寬度為0.3mm。?

所述傳輸線為微帶線。?

所述傳輸線為同軸線、或矩形波導(dǎo)。?

所述傳輸線為圓波導(dǎo)、或帶狀線微帶線。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的微帶線定向耦合器，如圖2所示，包括：主耦合線、副耦合線、輸入端口、直通端口、耦合端口、隔離端口和電容加載線(電容加載線即副耦合線兩端加寬的線)。與傳統(tǒng)的微帶線耦合器相比，該耦合器的副耦合線兩端并不是與傳輸線等寬的微帶線，而是在靠近傳輸線一側(cè)有更大的線寬，即其中一條傳輸線(即副耦合線)的兩端的線寬大于副耦合線中間部分的線寬，如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)可以使端口3耦合信號(hào)和端口4隔離信號(hào)有更大的差值，即有更好的隔離度。?

所述的主耦合線就是主信號(hào)通過的微帶線，微波信號(hào)從輸入端口進(jìn)，從直通端口出。?

所述的副耦合線就是耦合信號(hào)通過的微帶線，主耦合線中的微波信號(hào)通過電磁場耦合進(jìn)入副耦合線，電耦合電流和磁耦合電流在耦合端口疊加輸出，在隔離端口抵消輸出。?

本實(shí)用新型將原來微帶線長度大大縮短，耦合端口的信號(hào)也有所提高，同時(shí)隔離端口的隔離度也變好。?

理論依據(jù)：?

微帶線定向耦合器圖2的等效電路就是圖3，即在微帶定向耦合器的兩端對(duì)稱加上兩個(gè)相等的電容，即副耦合線兩端的加寬線與主耦合線成為了電容的兩塊極板。圖3中微帶定向耦合器的微帶耦合線部分長度為l，耦合線間距為S，基底的介電常數(shù)為ε_r。?

通過給定向耦合器的主耦合微帶線上的端口提供對(duì)稱的(即偶模)和非對(duì)稱(即奇模)的信號(hào)激勵(lì)，將整個(gè)四端口模型簡化為一個(gè)雙端口模型，如圖4所示。這樣定向耦合器就被轉(zhuǎn)化為了兩段傳輸線，它們的特性阻抗分別為Z_oo和Z_oe，相對(duì)介電常數(shù)為ε_effo和ε_effe，其中下腳標(biāo)中得第二個(gè)字母代表了奇模(odd)和偶模(even)。我們發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償電容并沒有影響偶模的表達(dá)式。?

我們使用標(biāo)準(zhǔn)的ABCD矩陣來描述這兩種回路：?