專利名稱：任意雙頻帶3dB分支定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微帶線分支定向耦合器，尤其涉及一種任意雙頻帶3dB分支 定向耦合器。
背景技術(shù)：
目前常用的微帶線分支定向耦合器其分支線電橋由兩根平行傳輸線組成，通 過分支線實現(xiàn)耦合，在中心頻率上分支線的長度及其間的間隔全都是四分之一工 作波長。由于分支線的線性相位-頻率響應(yīng)特性，該類定向耦合器只能工作在設(shè) 計頻率fo和它的奇次倍頻如3/b， 5f0，…上。而在雙頻段或多頻段通訊系統(tǒng)中， 各段頻率的選擇是獨立的， 一般不是奇次倍頻的關(guān)系，所以傳統(tǒng)的分支定向耦合 器不能直接滿足這些系統(tǒng)的通頻段要求。
2004年四月，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的T. ltoh教授在IEEE Transactions Microwave Theory Techniques的第52期上報道了利用左右手復(fù)合傳輸線實現(xiàn) 的任意雙頻定向耦合器。在該耦合器的每個微帶分支線上均加載了集總的串聯(lián)電 容和并聯(lián)電感，從而實現(xiàn)了非線性的相位-頻率響應(yīng)，進(jìn)而設(shè)計完成了中心頻率 分別為930MHz和1780MHz的定向耦合器。然而，由于集總元件離散選值的有 限性及寄生損耗等參數(shù)較大限制了此類定向耦合器的進(jìn)一步研究與推廣。另外， 基于全微帶分布式結(jié)構(gòu)的左右手復(fù)合傳輸線也因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以精確設(shè)計而不 宜直接應(yīng)用于定向耦合器的設(shè)計中。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種任意雙頻帶3dB分支定向耦合器，
該任意雙頻帶3dB分支定向耦合器能工作于任意雙頻帶、結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、 便于加工且成本低。
技術(shù)方案本發(fā)明的任意雙頻帶3dB分支定向耦合器，包括第一分支線和 第二分支線，在第一分支線和第二分支線之間設(shè)有第三分支線和第四分支線，且
上述四個分支線形成長方形，且在第一分支線的兩端分別設(shè)有第一輸入端口和第 二輸入端口，在第二分支線的兩端分別設(shè)有第一輸出端口和第二輸出端口，在上 述第一分支線、第二分支線、第三分支線和第四分支線的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有分布式電 感，在分布式電感的端部設(shè)有金屬化通孔，金屬化通孔連接在下金屬板上。
分布式電感分別設(shè)在第一分支線、第二分支線、第三分支線和第四分支線的 中部。
在所述的第一分支線、第二分支線、第三分支線和第四分支線的外側(cè)分別設(shè) 有金屬貼片，且每個金屬貼片與相應(yīng)的分布式電感對稱分布在每條分支線的兩
分布式電感呈直線或曲線。
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、 本發(fā)明能夠工作在任意雙頻帶。本發(fā)明的四個分支線連同內(nèi)側(cè)的分布式 電感形成了四個簡化型左右手復(fù)合傳輸線，這種分布式結(jié)構(gòu)充分考慮了微帶線隨 頻率的等效電路色散特性，這就使得此類新型耦合器可工作于任意微波頻段。因
為內(nèi)側(cè)連接的分布式電感的作用，使得此類簡化型左右手復(fù)合傳輸線保留了傳統(tǒng) 左右手復(fù)合傳輸線的部分非線性相位-頻率響應(yīng)特性，進(jìn)而使得本發(fā)明可工作于 任意需要的雙頻帶上。
2、 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，便于加工且成本低。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的集總電路， 本發(fā)明的采用分布式電感進(jìn)而形成了分布式電路，這樣，就使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單， 本發(fā)明采用單層印刷電路板(PCB)工藝生產(chǎn)，一次成型不用外接任何集總元件，
因而便于加工，降低了生產(chǎn)成本。
3、 本發(fā)明損耗小且便于調(diào)節(jié)。由于本發(fā)明采用分布式的微帶結(jié)構(gòu)，這就減
少了因為使用集總元件所帶來的諸如焊接損耗、集總元件參數(shù)色散誤差等的影 響，使得本發(fā)明在工作時的損耗減小，同時由于把分布式電感設(shè)在分支線的中部， 而在分支線的外側(cè)設(shè)有金屬貼片，能夠方便地調(diào)節(jié)本發(fā)明的工作頻率通頻帶的性


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的S參數(shù)幅度仿真結(jié)果。
圖3是本發(fā)明的S參數(shù)幅度實驗測量結(jié)果。
圖4是本發(fā)明的第一輸出端口和第二輸出端口的相位差仿真及測量結(jié)果。 以上的圖中有第一分支線l、第二分支線2、第三分支線3、第四分支線4、
分布式電感5、金屬化通孔51、下金屬板8、金屬貼片9、第一輸入端口 10、第
二輸入端口 11、第一輸出端口 12、第二輸出端口 13。
具體實施例方式
一種任意雙頻帶3dB分支定向耦合器，包括第一分支線1和第二分支線2， 在第一分支線1和第二分支線2之間設(shè)有第三分支線3和第四分支線4，且上述 四個分支線形成長方形，且在第一分支線1的兩端分別設(shè)有第一輸入端口 10和 第二輸入端口 11，在第二分支線2的兩端分別設(shè)有第一輸出端口 12和第二輸出 端口 13,在上述第一分支線1、第二分支線2、第三分支線3和第四分支線4的 內(nèi)側(cè)分別設(shè)有分布式電感5，在分布式電感5的端部設(shè)有金屬化通孔51，金屬化 通孔51連接在下金屬板8上，分布式電感5分別設(shè)在第一分支線1、第二分支 線2、第三分支線3和第四分支線4的中部。
在所述的第一分支線l、第二分支線2、第三分支線3和第四分支線4的外 側(cè)分別設(shè)有金屬貼片9，這樣通過改變金屬貼片9的長度，就能夠?qū)崿F(xiàn)對本發(fā)明 的工作頻率通頻帶性能的微調(diào)。
所述的分布式電感5可以是直線或曲線，當(dāng)設(shè)計成曲線時，就進(jìn)一步縮小本 發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸。
圖2和圖3給出了本發(fā)明的S參數(shù)幅度(dB)仿真及測量結(jié)果比較，從兩圖 我們可以看出在中心頻率分別為900MHz和1800MHz上實現(xiàn)了第一端口 12和第二 端口 13的3dB等功率輸出(S21"S31"3dB)，在此兩中心頻率上，第一輸入端口 10的反射系數(shù)(Su)小于一21dB，第一輸入端口 10到第二輸入端口 11的隔離 系數(shù)(S41)大于25dB，即實現(xiàn)了很好的低反射和高隔離性能。圖4為第一輸出 端口和第二輸出端口的相位差，從圖中我們可以看出在中心頻率分別為900MHz 和1800MHz上，兩輸出端口相位差為90度±1. 8度，即實現(xiàn)了很好的信號正交 輸出特性。
權(quán)利要求
1、一種任意雙頻帶3dB分支定向耦合器，包括第一分支線(1)和第二分支線(2)，在第一分支線(1)和第二分支線(2)之間設(shè)有第三分支線(3)和第四分支線(4)，且上述四個分支線形成長方形，且在第一分支線(1)的兩端分別設(shè)有第一輸入端口(10)和第二輸入端口(11)，在第二分支線(2)的兩端分別設(shè)有第一輸出端口(12)和第二輸出端口(13)，其特征在于在上述第一分支線(1)、第二分支線(2)、第三分支線(3)和第四分支線(4)的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有分布式電感(5)，在分布式電感(5)的端部設(shè)有金屬化通孔(51)，金屬化通孔(51)連接在下金屬板(8)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的任意雙頻帶3dB分支定向耦合器，其特征在于所 述的分布式電感(5)分別設(shè)在第一分支線(1)、第二分支線(2)、第三分支線(3)和第四分支線(4)的中部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的任意雙頻帶3dB分支定向耦合器，其特征在于在 所述的第一分支線(1)、第二分支線(2)、第三分支線(3)和第四分支線(4) 的外側(cè)分別設(shè)有金屬貼片(9)，且每個金屬貼片(9)與相應(yīng)的分布式電感(5) 對稱分布在每條分支線的兩側(cè)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的任意雙頻帶3dB分支定向耦合器，其特 征在于所述的分布式電感(5)呈直線或曲線。
全文摘要
任意雙頻帶3dB分支定向耦合器涉及一種微帶線分支定向耦合器，該分支定向耦合器包括第一分支線(1)和第二分支線(2)，在第一分支線(1)和第二分支線(2)之間設(shè)有第三分支線(3)和第四分支線(4)，且上述四個分支線形成長方形，且在第一分支線(1)的兩端分別設(shè)有第一輸入端口(10)和第二輸入端口(11)，在第二分支線(2)的兩端分別設(shè)有第一輸出端口(12)和第二輸出端口(13)，在上述每個分支線的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有分布式電感(5)，在分布式電感(5)的端部設(shè)有金屬化通孔(51)，金屬化通孔(51)連接在下金屬板(8)上，本發(fā)明能工作于任意雙頻帶、結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、便于加工且成本低。
文檔編號H01P5/00GK101102003SQ20071002515
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者劉若鵬, 崔鐵軍, 楊歆汨, 林先其, 強 程 申請人:東南大學(xué)