[實用新型]一種小型化3dB定向耦合器

有效

• 申請號: 201621140525.6
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN206134906U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 葛俊祥;王洪劍
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01P5/18
• 分類號: H01P5/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及一種定向耦合器，屬于微波技術領域。

背景技術

在微波領域，定向耦合器是一種用途廣泛的四端口器件，在電子對抗、通信系統、雷達系統以及測試測量儀器中不可缺少。其主要用途有合成和分配功率、擴大功率量程、監視功率和頻譜，通過定向耦合器來測量反射系數構成平衡混頻器和阻抗測量電橋等。傳統定向耦合器的尺寸受理論上的限制，會達到介質材料中的四分之一波長的尺寸，因此在低頻段尺寸會比較大，對板材尺寸有要求，不利于集成。一項美國專利US5191349《Apparatus and Method for an Amplitude Monopulse Directional Antenna》中對定向耦合器小型化采用彎折微帶線加實際電容的方法，功率分配的精度并不高，輸出兩端口的功率誤差還是比較大，需要加入電容，增加了損耗，實際加工還需要調整，實際電容本身的自諧振頻率也要考慮，不一定是所標的值。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供了一種能補償相位并且一體化加工的小型化3dB定向耦合器；進一步的提供一種縱向寬度小、體積小的小型化3dB定向耦合器；進一步的提供一種能避免耦合的小型化3dB定向耦合器，更進一步的提供一種能提高功率分配精度、輸出相位精度，能達到較好電氣性能的小型化3dB定向耦合器。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種小型化3dB定向耦合器，包括兩條對稱平行的第一傳輸線與第二傳輸線，所述第一傳輸線兩端分別連接有對稱的第一微帶線與第二微帶線，所述第二傳輸線兩端分別連接有對稱的第三微帶線與第四微帶線，所述第一微帶線端口為信號輸入端，所述第二微帶線端口為信號輸出端，所述第三微帶線端口為耦合端，所述第四微帶線端口為隔離端，所述第一傳輸線與所述第二傳輸線之間連接兩個對稱的向內彎折的第一并聯臂與第二并聯臂，所述第一并聯臂與第二并聯臂中心位置上向內設有對稱的第一扇形枝節與第二扇形枝節。所述第一并聯臂與第二并聯臂向內彎折成“幾”形。

將向內彎折的并聯臂的電長度定義為彎折深度，所述第一并聯臂與第二并聯臂的彎折深度為5～8mm，線寬為0.5～0.56mm，所述第一傳輸線與第二傳輸線線寬為1.08～1.35mm。

所述并第一并聯臂與第二并聯臂的彎折深度為7.6mm，線寬為0.5mm，所述第一傳輸線與第二傳輸線線寬為1.3mm。

所述第一扇形枝節與第二扇形枝節的半徑為1～3.5mm，圓心角為18°～36°。

所述第一扇形枝節與第二扇形枝節的半徑為3mm，圓心角為24°。

本實用新型所達到的有益效果：

1、采用扇形枝節設置可用于補償彎折并聯臂的相位，還能解決彎折并聯臂可能因為距離太近耦合的問題，并且可以一體化加工，結構簡單，不需要加入實際電容，減小損耗，也不必考慮加入實際電容導致的自諧振頻率，僅僅通過微帶線形式就可以實現相同的功能。

2、采用兩個并聯臂彎成“幾”形的設置，可以將3dB定向耦合器的縱向尺寸縮減，實現小型化，隨著尺寸的進一步小型化，設計頻帶內的回波損耗S11會隨之變差，以S11低于-14dB左右為準，對應駐波比1.5以下，此指標下最低可以將單方向尺寸小型化到28％。

3、對兩個并聯臂的彎折深度進一步限定，可以避免彎折深度過短不利于小型化補償相位，過長則會導致兩條并聯臂距離太近，出現耦合。并聯臂原有的微帶線阻抗理論上是50歐姆，傳輸線為35.35歐姆，彎折微帶線補償相位之后，根據電長度其中f是中心頻率，L和C對應微帶線的電感和電容特性，彎折微帶線實現了小型化，但是LC乘積會隨之變小，也就是微帶線的諧振點會偏小，需要拉回這個中心頻率點，可以通過調整傳輸線和并聯臂的線寬，在實際設計中兩條微帶線的線寬相差越大，組合之后效果越好。

4、對扇形枝節尺寸的進一步限定，可以提高相位精度和功率分配精度，其中扇形枝節半徑要結合兩條并聯臂的彎折深度和實際加工，一般彎折深度越小，扇形枝節半徑也越小，扇形枝節圓心角越小，對于功率分配精度越好，實際設計中還要考慮尺寸便于實現。

附圖說明

圖1是本實用新型的3dB定向耦合器的電路圖；

圖2是本實用新型信號輸入端口回波損耗S(1,1)仿真結果圖；

圖3是本實用新型輸出端口的插入損耗S(2,1)和S(3,1)仿真結果圖；

圖4是本實用新型耦合端的S(2,1)和S(3,1)對應的相移仿真結果圖；