專利名稱：一種定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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)是將微波信號按一定比例進(jìn)行功率分配。定向耦合器可用于信號的隔離、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。從耦合機理看，主要有小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配雙T。圖I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。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實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，用于實現(xiàn)微帶線定向耦合器的小型化和高定向傳輸特性，同時可以根據(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。本實用新型的技術(shù)方案為—種定向稱合器，包括兩傳輸線；其特征在于兩所述傳輸線的稱合區(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率禹合線位于稱合區(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O. 7mm;所述傳輸線長度為
3.9mm,所述金屬線長度為I. 2mm,寬度為O. 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。[0017]為了實現(xiàn)上述目的，本實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、副稱合線、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耦合信號和端口 4隔離信號有更大的差值，即有更好的隔離度。所述的主耦合線就是主信號通過的微帶線，微波信號從輸入端口進(jìn)，從直通端口出。所述的副耦合線就是耦合信號通過的微帶線，主耦合線中的微波信號通過電磁場奉禹合進(jìn)入副f禹合線，電f禹合電流和磁f禹合電流在f禹合端口置加輸出，在隔尚端口抵消輸出。本實用新型將原來微帶線長度大大縮短，耦合端口的信號也有所提高，同時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稱加上兩個相等的 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1，耦合線間距為S，基底的介電常數(shù)為ε rD通過給定向耦合器的主耦合微帶線上的端口提供對稱的(即偶模)和非對稱(即奇模)的信號激勵，將整個四端口模型簡化為一個雙端口模型，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。。和Ztre，相對介電常數(shù)為ε rff。和 hffe，其中下腳標(biāo)中得第二個字母代表了奇模(odd)和偶模(even)。我們發(fā)現(xiàn)補償電容并沒有影響偶模的表達(dá)式。我們使用標(biāo)準(zhǔn)的AB⑶矩陣來描述這兩種回路
「 ^ (A B) _( COS θβjZoe Λ—(I )
U1 D)eUT-Sin ee c0s6U
rA _ (cos90 - Z0^ZojCSineo jZ00sin/90 、
、CCosO0 + (V0-Z00(2oj02) SiW0) cos90 - Z0^cdOsin/9」(2)然后，這些矩陣被用來進(jìn)一步推導(dǎo)出定向耦合器的散射矩陣。定向耦合器的方向性是我們所關(guān)注的指標(biāo)，用耦合度(coupling)和隔離度 (isolation)來表征，它們的單位是dB。而這兩個指標(biāo)都是由定向耦合器的散射矩陣推導(dǎo)出來的Isolation = 201ogl0(——)(3)
Sl3Coupling = 201ogl0(-^—)(4)
^21方向性就被定義為
權(quán)利要求1.一種定向稱合器，包括兩傳輸線；其特征在于兩所述傳輸線的稱合區(qū)位于同一側(cè)的兩端口之間具有一電容結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的定向耦合器，其特征在于耦合區(qū)一端為微波信號輸入端口、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)。
3.如權(quán)利要求2所述的定向耦合器，其特征在于所述副耦合線與所述主耦合線相對一側(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)的一個極板。
4.如權(quán)利要求3所述的定向耦合器，其特征在于所述副耦合線的耦合區(qū)兩端的金屬線長度相等。
5.如權(quán)利要求3或4所述的定向耦合器，其特征在于所述金屬線與所述傳輸線為相同材料。
6.如權(quán)利要求5所述的定向耦合器，其特征在于所述傳輸線的線寬為1_，兩傳輸線耦合區(qū)間距為O. 7mm ;所述傳輸線長度為3. 9mm,所述金屬線長度為I. 2mm,寬度為O. 3mm。
7.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的定向耦合器，其特征在于所述傳輸線為微帶線。
8.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的定向耦合器，其特征在于所述傳輸線為同軸線、或矩形波導(dǎo)。
9.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的定向耦合器，其特征在于所述傳輸線為圓波導(dǎo)、或帶狀線微帶線。
專利摘要本實用新型公開了一種定向耦合器，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括兩傳輸線；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)。本實用新型在傳統(tǒng)的微帶線定向耦合器的基礎(chǔ)上，基于電容加載，改變耦合結(jié)構(gòu)，從而在保證耦合度和隔離度的情況下，大幅度減小微帶線定向耦合器的體積，從而有利于電路的集成化和小型化。主要應(yīng)用于各種電子設(shè)備的微波電路和微波集成電路中，也適用于印刷電路的批量生產(chǎn)。
文檔編號H01P5/18GK202454709SQ201220040729
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者周曙煜, 郭進(jìn) 申請人:北京瑯拓科電子設(shè)備有限公司