[發明專利]一種寬帶的雙頻耦合器

有效

• 申請號: 201610838606.1
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN107819176B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 劉云;蔣帥;朱爽;吳永樂
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;北京郵電大學
• 主分類號: H01P1/213
• 分類號: H01P1/213
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開了一種雙頻耦合器和寬帶的雙頻耦合器，屬于多頻耦合器領域。其中雙頻耦合器和寬帶的雙頻耦合器是由一節或多節對稱階梯阻抗平行耦合線構成。所述對稱階梯阻抗平行耦合線是由三段平行耦合線級聯而成的；其中首段和末段具有相同的電長度和奇偶模特性阻抗，中段具有不同的奇偶模特性阻抗，中段的電長度可以等于或不等于首段的電長度，并且三段總電長度在較低的工作頻段處小于等于四分之一波長。基于對稱階梯阻抗平行耦合線的雙頻耦合器和寬帶的雙頻耦合器實現了頻率比可調，且易于獲得較大的頻率比；任意耦合系數，較小的體積，同時該結構易于級聯和實現寬帶特性并且在低頻帶中獲得了多倍頻帶寬。

技術領域

本發明涉及多頻耦合器領域。

背景技術

隨著無線通訊系統迅猛發展，各種通信標準不斷涌現，如GSM，DCS，TD-SCDMA，WCDMA，CDMA2000，TD-LTE等等。為了減小基站和移動終端的體積并改善射頻性能，多頻多模的射頻系統的發展受到了關注。對應于這種趨勢，多頻微波元件的發展顯得特別重要。

雙頻耦合器用于構造多種雙頻電路和系統，并且可以適用于兩個不同的工作頻段，具有結構簡單、耦合度可以任意給定且尺寸較小的優點。

傳統的耦合器分為分支線耦合器、混合環耦合器和平行線(即耦合線)耦合器，它們的兩個輸出端口之間分別有90度、180度和90度的相位差。在過去的十年中，雙頻分支線型和混合環型耦合器已經有大量的研究和實現方案。這些雙頻耦合器大多是通過使用雙頻阻抗變換器構建而成的。例如，通過在一段傳輸線的中間加載短截線可以實現T形雙頻阻抗變換器，在一段傳輸線兩端分別加載短截線可以實現Pi型雙頻阻抗變換器，雙頻分支線型和混合環型耦合器可以由多個雙頻阻抗變換器構建而成。

盡管人們已經提出多種雙頻分支線耦合器和雙頻混合環耦合器，但是大多僅可以獲得3dB的耦合度。耦合度為任意值的雙頻耦合器的解決方案比較少。

目前已有平行耦合線雙頻耦合器，其中使用三段平行耦合線級聯，在兩個級聯處共引出雙頻平行耦合器的四個端口。這種雙頻耦合器可以實現任意的耦合度，但是適用于頻率比不高(一般小于4)的情況。這種平行耦合器的奇模和偶模電路分別是一個Pi型阻抗變換器。由于端口的位置的限制，很難通過多節級聯的方式實現工作帶寬的拓寬。

本發明所述的雙頻耦合器和寬帶雙頻耦合器使用對稱階梯阻抗耦合線和其級聯結構實現，頻率比在5以上，并且無理論上限。這種對稱階梯阻抗耦合線易于級聯，通過多個對稱階梯阻抗平行耦合線級聯，可以獲得寬帶雙頻耦合器，其低頻段可以獲得多倍頻帶寬，同時在高頻段可獲得與低頻段相同的絕對帶寬。本發明所述的雙頻耦合器和寬帶雙頻耦合器電路結構簡單，并且相比于傳統的四分之一波長和多個四分之一波長級聯的平行線耦合器，具有更短的電長度。

發明內容

本發明針對現有的雙頻耦合器技術存在的缺陷，而提出一種基于對稱階梯阻抗平行耦合線的雙頻耦合器和寬帶雙頻耦合器，以解決耦合度不可控、頻率比小、體積大、不易級聯、帶寬窄等問題。

雙頻耦合器是由一段對稱階梯阻抗平行耦合線構成；寬帶雙頻耦合器是由多節對稱階梯阻抗平行耦合線級聯而成。所述的對稱階梯阻抗平行耦合線是由三段階梯阻抗平行線級聯構成的；其中首段和末段具有相同的電長度和奇偶模特性阻抗，中段具有不同的奇偶模特性阻抗，并且中間段的電長度可以等于或不等于首段或末段的電長度。所述的對稱階梯阻抗平行耦合線的總電長度在f₁(較低的工作頻段)處小于等于四分之一波長。

技術效果：

1.本發明所述的雙頻耦合器采用了對稱階梯阻抗平行耦合線，實現了大頻率比，并且頻率比理論上無上限。

2.相比于雙頻分支線耦合器和雙頻混合環耦合器，本發明所述的雙頻耦合器實現了任意耦合系數，并且電路結構簡單，有效的減小了體積。

3.本發明所述的雙頻耦合器，端口位置較方便，可實現多節級聯，實現較寬的帶寬。