[發(fā)明專利]一種定向耦合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310099201.7
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103151594A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃永鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 成都安擎微波科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01P5/18
• 分類號: H01P5/18
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種定向耦合器。

背景技術(shù)

定向耦合器是一種4端口微波電路器件，分別是輸入端口，輸出端口，耦合端口以及隔離端口。從輸入端口到輸出端口的傳輸線被定義為主傳輸線，從耦合端口到隔離端口的傳輸線被定義為耦合傳輸線。其工作原理是按照一定方向傳輸?shù)碾姶挪ㄐ盘枺谕ㄟ^主傳輸線的時候，由于電磁場的作用，部分電磁波信號會被傳輸?shù)今詈蟼鬏斁€上，這種電路實現(xiàn)了在不干擾主傳輸線上的電磁波傳輸?shù)耐瑫r，在耦合端口獲取主傳輸線上傳輸?shù)碾姶挪ú糠止β屎碗姶挪ㄆ渌卣鲄?shù)信息。

在主傳輸線上，按照一定方向傳輸?shù)碾姶挪ǎl率是其特征參數(shù)之一。定向耦合器可以對特定頻率的電磁波，按照設(shè)計指標(biāo)要求進行有效的耦合，在耦合傳輸線上得到特征指標(biāo)，這個頻率的集合，稱為工作頻段（工作頻段是定向耦合器的重要特征之一）。在工作頻段之外，定向耦合器對主傳輸線上電磁波的耦合，不需要達(dá)到我們期望的設(shè)計指標(biāo)要求。而目前大多數(shù)定向耦合器采用多節(jié)直線平行級聯(lián)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。每節(jié)直線的長度是工作頻段中頻的1/4波長，每節(jié)直線串聯(lián)在一起，形成多節(jié)的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到要求的工作頻段帶寬。這種結(jié)構(gòu)的定向耦合器，為獲取較寬的工作頻段帶寬時，其級聯(lián)的直線級數(shù)將大大增加，從而使定向耦合器的長度也增加，這種結(jié)構(gòu)，造成了以下的不足：

（1）?????長度增加，定向耦合器整體重量增加。

（2）?????長度增加，主傳輸線和耦合傳輸線長度增加，電磁波傳輸損耗增大。

（3）?????級聯(lián)節(jié)數(shù)增加，節(jié)與節(jié)之間連接的不連續(xù)次數(shù)增加，導(dǎo)致駐波比變差。

總結(jié)為，該類結(jié)構(gòu)的定向耦合器，無法滿足電子設(shè)備小型化需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種超寬帶定向耦合器，該耦合器通過漸變線結(jié)構(gòu)和蛇形走向方式，達(dá)到在實現(xiàn)相同工作頻段帶寬同時，縮小從輸入端口到輸出端口的直線距離，采用漸變線代替直線，提高產(chǎn)品的耦合度、駐波比等參數(shù)，通過將漸變線設(shè)置多個圓弧單元組成的蛇形結(jié)構(gòu)，有效縮短耦合器長度與體積，從而大大增加了耦合度的組合基數(shù)和自由度，使其定向耦合器的耦合度參數(shù)更為準(zhǔn)確。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種定向耦合器，包括主傳輸線和耦合傳輸線，主傳輸線用于從輸入端口到輸出端口傳輸電磁波信號，耦合傳輸線用于產(chǎn)生耦合信號，并通過耦合端口輸出電磁波信號至隔離端口，所述耦合傳輸線、主傳輸線是漸變線結(jié)構(gòu)，所述漸變線結(jié)構(gòu)是非直線結(jié)構(gòu)，所述主傳輸線輸入端端口直徑小于主傳輸線輸出端口直徑，所述耦合傳輸線耦合輸出端口直徑小于耦合傳輸線隔離端口直徑。

進一步地，所述從主傳輸線輸入端口到主傳輸線輸出端口方向，主傳輸線與耦合傳輸線之間的間隔依次增大。

進一步地，所述漸變線整體上形成蛇形結(jié)構(gòu)，所述漸變線包括N個圓弧單元，即耦合傳輸線、主傳輸線分別包括N個圓弧單元，所述圓弧單元包括第一圓弧段L1、第一豎直段H1、第二圓弧段L2、第三圓弧段L3、第二豎直段H2、第四圓弧段L4，所述第一圓弧段L1、第一豎直段H1、第二圓弧段L2、第三圓弧段L3、第二豎直段H2、第四圓弧段L4依次級聯(lián)連接，所述第一圓弧段L1、第一豎直段H1、第二圓弧段L2、第三圓弧段L3、第二豎直段H2、第四圓弧段L4直徑依次增大，所述第一圓弧段、第一豎直段、第二圓弧段、第三圓弧段、第二豎直段、第四圓弧段直徑差范圍是0~0.001mm，所述N大于等于1；所述耦合傳輸線的圓弧單元結(jié)構(gòu)與主傳輸線圓弧單元結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。

進一步地，所述第一圓弧段、第二圓弧段、第三圓弧段、第四圓弧端圓弧角度是90°。

進一步地，所述圓弧單元周期數(shù)N、總長度L1及第一圓弧段L1半徑R、第二圓弧段L2半徑R、第三圓弧段L3半徑R、第四圓弧段L4半徑R滿足公式（1）：

?????????????????????????????????（1）??

進一步地，所述圓弧單元周期數(shù)N、總長度L1及第一圓弧段L1半徑R、第二圓弧段L2半徑R、第三圓弧段L3半徑R、第四圓弧段L4半徑R滿足公式（2）：

。?????????????????????????（2）

進一步地，所述第一圓弧段L1半徑R、第二圓弧段L2半徑R、第三圓弧段L3半徑R、第四圓弧段L4半徑R滿足公式（3）：

R≥?3W????????????????????????????（3）

其中所述W是圓弧的主傳輸線或耦合傳輸線直徑。