[發明專利]一種端口無交叉的微帶混合環

有效

• 申請號: 201410053708.3
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103762408A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 劉宏梅;房少軍
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H01P5/18
• 分類號: H01P5/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

技術領域

本發明涉及一種微波器件，具體為一種端口無交叉的微帶混合環。

背景技術

在移動通信技術迅速發展的今天，定向耦合器已經成為許多微波電路如平衡功率放大器、混頻器、移相器、濾波器、天線陣系統等的重要組成部分，定向耦合器的主要功能是實現信號功率分配、合成及隔離。

按照輸出端口信號相位差的不同，定向耦合器可以分為90°定向耦合器和0°/180°定向耦合器，其中混合環耦合器（簡稱混合環）是0°/180°定向耦合器的典型例子，它可將微波信號按照一定的功率比例同向或反向輸出，也可將兩路信號合成為和信號和差信號。在耦合器的一些應用場合中如混頻器、調制解調器和高隔離功分器等，混合環因具有與平衡負載無關的良好隔離度而被廣泛使用。

參考圖1所示，其示出了傳統的微帶混合環結構，其包括一個二分之三波長的圓環形微帶線19和四條長度相同的50歐姆輸入/輸出微帶線15、16、17、18；所述二分之三波長的圓環形微帶線19由四段圓弧微帶線構成，其中端口12和端口13之間的圓弧微帶線長度為四分之三波長，產生具有270°相移的信號，其它相鄰兩個端口之間的圓弧微帶線長度為四分之一波長，即產生90°相移的信號。圖1所示的混合環作為功分器使用時，從端口11輸入的信號分成兩路，分別沿二分之一波長圓弧微帶線和全波長圓弧微帶線到達端口13，由于路徑長度相差二分之一波長，這兩路信號產生180°的相位差，互相抵消，進而在端口13處實現隔離的目的，最終從端口12和端口14輸出兩路等幅同相的信號。同理，從端口14輸入的信號分成兩路，分別沿二分之一波長圓弧微帶線和全波長圓弧微帶線到達端口12，由于路徑長度的差異，這兩路信號同理產生180°的相位差，互相抵消，進而在端口12處實現隔離的目的，最終從端口11和端口13輸出兩路等幅同相的信號。

上述混合環作為功率合成器使用時，兩路等幅同相信號同時從端口12和端口14輸入，在端口11處將形成輸入信號的和輸出，在端口13處形成輸入信號的差輸出；同理，兩路等幅同相信號同時從端口11和端口13輸入，在端口12處將形成輸入信號的和輸出，在端口14處形成輸入信號的差輸出。上述混合環受微帶線的相位-長度線性變化的特性限制，使得器件尺寸較大；當混合環作為功率合成器使用時，混合環的輸入和輸出端口交叉，需外加交叉電路與外部設備連接，當其應用于有源電路時，則需外加隔直電路以防止直流信號和交流信號混疊。

發明內容

本發明針對以上問題的提出，而研制一種體積小、具有阻隔直流特性的端口無交叉的微帶混合環。

本發明的技術手段如下：

一種端口無交叉的微帶混合環，包括介質基板；所述介質基板表面設置有具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的微帶網絡；所述微帶網絡包括第一輸入/輸出微帶線、第二輸入/輸出微帶線、第三輸入/輸出微帶線、第四輸入/輸出微帶線、平行耦合線定向耦合器、橫跨定向耦合器和二分之一波長微帶線；

所述平行耦合線定向耦合器的輸入端通過第一輸入/輸出微帶線與第一端口相連接；所述橫跨定向耦合器的輸入端通過第二輸入/輸出微帶線與第二端口相連接；所述平行耦合線定向耦合器的直通端與橫跨定向耦合器的隔離端垂直連接；所述平行耦合線定向耦合器的耦合端通過第三輸入/輸出微帶線與第三端口相連接；所述橫跨定向耦合器的耦合端通過第四輸入/輸出微帶線與第四端口相連接；所述平行耦合線定向耦合器的隔離端通過二分之一波長微帶線與橫跨定向耦合器的直通端相連接；

進一步地，所述橫跨定向耦合器包括平行耦合線和跨接電容；所述平行耦合線由第一耦合段、第二耦合段和第三耦合段組成；所述跨接電容有3個，且分別連接于第一耦合段、第二耦合段和第三耦合段的中部；

進一步地，所述第一輸入/輸出微帶線、第二輸入/輸出微帶線、第三輸入/輸出微帶線、第四輸入/輸出微帶線、以及二分之一波長微帶線的特性阻抗均為50歐姆。

由于采用了上述技術方案，本發明提供的一種端口無交叉的微帶混合環，所述平行耦合線定向耦合器的直通端和隔離端，與橫跨定向耦合器的直通端和隔離端的位置相反，保證了本發明所述微帶混合環作為功率合成器使用時，輸入端口與輸出端口無交叉，且輸入端口和輸出端口分別位于兩條傳輸線上，有效阻隔直流信號；另外，本發明與現有技術的微帶混合環相比，還具有低成本、易加工、體積小的特點，適于廣泛推廣。

同時，本發明提供的一種端口無交叉的微帶混合環，通過實測能夠達到如下技術指標：

頻率范圍：2.14～2.63GHz