專利名稱：雙定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙定向耦合器，屬于微波通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
耦合器能將兩個輸入信號合路后分為兩個互為等幅且具有90°相位差的兩個信 號，是在微波領(lǐng)域大量應(yīng)用的重要器件。定向耦合器往往用于對規(guī)定流向微波信號進(jìn)行取 樣，在無線基站中，常用定向耦合器對信號傳輸系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測。因為基站對信號既要進(jìn) 行發(fā)射，同時還要實現(xiàn)接收功能，所以往往使用雙定向耦合器，正向耦合器(FWD)監(jiān)測發(fā)射 信號，反向耦合器(REV)監(jiān)測接收信號。雙定向耦合器在使用的時候通常與雙工器的天線端口進(jìn)行連接，近年來的發(fā)展趨 勢是把雙工器和耦合器集成在同一個腔體上。由于雙工器對損耗的要求很高，也就是尺寸 要求盡量大，這就迫使耦合器越做越小，本發(fā)明即是應(yīng)微波器件小型化發(fā)展趨勢的產(chǎn)物。傳統(tǒng)的雙定向耦合器結(jié)構(gòu)如圖1、1A所示。它主要由腔體1、三根表面鍍銀的金屬 導(dǎo)桿組成。中間的主導(dǎo)桿3傳遞載波信號，兩邊的耦合導(dǎo)桿2分別傳輸正向和反向耦合信 號。耦合導(dǎo)桿的兩端被鍍銀銅絲4焊接固定在介質(zhì)板5上，鍍銀銅絲還有一個作用就是把 耦合信號由導(dǎo)桿傳輸?shù)浇橘|(zhì)板另一面的微帶線上，從而對耦合信號進(jìn)行處理實現(xiàn)監(jiān)測的功 能。傳統(tǒng)的雙定向耦合器耦合空氣腔內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，里面有三根導(dǎo)桿、四根銅絲導(dǎo) 線和四個絕緣子6，內(nèi)部電磁場分布比較復(fù)雜。要想達(dá)到理想的匹配效果，往往要把導(dǎo)桿長 度做到1/4波長。以一個中心頻率為2GHz的耦合器為例，導(dǎo)桿長度為37. 5mm左右的時候 匹配效果最好。為了達(dá)到良好的匹配，因此犧牲了大量的空間。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種雙定向耦合器，采用微帶線 與主信號導(dǎo)桿耦合的方式，簡化了耦合器的結(jié)構(gòu)，指標(biāo)比現(xiàn)有產(chǎn)品更好更穩(wěn)定，體積更小、 更節(jié)省生產(chǎn)成本。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案雙定向耦合器，其特征是包括空心圓柱體狀的腔體以及設(shè)置在所述腔體內(nèi)腔中的 傳輸主信號的均勻電導(dǎo)體金屬桿，在所述腔體的側(cè)部設(shè)置有兩個共線的分別傳輸正向耦合 信號和反相耦合信號的微帶線，所述微帶線的外側(cè)覆蓋有介質(zhì)板。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在傳統(tǒng)的雙定向耦合器耦合空氣腔內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜(見圖1、1A)，里面有三根導(dǎo)桿、 四根銅絲導(dǎo)線和四個絕緣子，內(nèi)部電磁場分布比較復(fù)雜。要想達(dá)到理想的匹配效果，往往要 把導(dǎo)桿長度做到1/4波長。以一個中心頻率為2GHz的耦合器為例，導(dǎo)桿長度為37. 5mm左 右的時候匹配效果最好。為了達(dá)到良好的匹配，因此犧牲了大量的空間。本發(fā)明的雙定向耦合器對導(dǎo)桿的長度、大小沒有特別的要求。只要主信號導(dǎo)桿與空氣腔的直徑比例達(dá)到要求，一般為1 2. 3，匹配效果就能達(dá)到要求。承擔(dān)耦合信號傳輸 的微帶線的匹配就更加簡單，只需要微帶線與介質(zhì)板阻抗匹配就能滿足要求。實踐中，我們 把耦合器部分空間在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上縮小了一半以上，這樣做的好處是把寶貴的空間讓給了 對空間需求更大的雙工器，使信號傳輸系統(tǒng)整個指標(biāo)能夠得到一定的提高。


圖1、1A為現(xiàn)有雙定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、2A為本發(fā)明雙定向耦合器的結(jié) 構(gòu)示意圖；圖3為傳統(tǒng)雙定向耦合器指標(biāo)；圖4為本發(fā)明雙定向耦合器指標(biāo)。圖中標(biāo)號1腔體，2耦合導(dǎo)桿，3主導(dǎo)桿，4鍍銀銅絲，5介質(zhì)板，6絕緣子，7金屬桿， 8微帶線。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實施例方式實施例結(jié)合圖2、2A，本實施例的雙定向耦合器，包括空心圓柱體狀的腔體1以及 設(shè)置在所述腔體內(nèi)腔中的傳輸主信號的均勻電導(dǎo)體金屬桿7，在所述腔體1的側(cè)部設(shè)置有 兩個共線的分別傳輸正向耦合信號和反相耦合信號的微帶線8，所述微帶線的外側(cè)覆蓋有 介質(zhì)板5。本發(fā)明雙定向耦合器對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新性的改進(jìn)，原來的方腔改成了圓腔， 這樣，金屬桿7 (主導(dǎo)桿)與空氣腔之間的匹配更加方便、簡單，因此主信號輸入輸出駐波比 更好控制。耦合信號的傳輸由兩根附著在介質(zhì)板上的微帶線完成，并且直接在介質(zhì)板上過 孔被傳導(dǎo)到介質(zhì)板的另一面的微帶線上。本發(fā)明雙定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢耦合器的指標(biāo)主要有四個回波損耗、耦合度、隔離度和方向性(=隔離度-耦合 度)。因為結(jié)構(gòu)是對稱的，因此我們只選取雙定向耦合器的一邊耦合器的指標(biāo)進(jìn)行比較，比 較的時候取同一個頻率點(1900MHz)。傳統(tǒng)雙定向耦合器的指標(biāo)如圖3所示，本發(fā)明雙定向耦合器的指標(biāo)如圖4所示。圖示內(nèi)容說明橫坐標(biāo)表示頻率，單位GHz ；縱坐標(biāo)表示功率衰減，單位dB ；Yl是 回波損耗的指標(biāo)，Y2是耦合度指標(biāo)，Y3是隔離度指標(biāo)；左下角是三根線上1900MHz頻率點 的指標(biāo)讀數(shù)。兩種雙定向耦合器主要指標(biāo)如下表1所示。表1兩種耦合器主要指標(biāo)對比
指標(biāo)回波損耗 稱合度 隔離度 方向性
傳統(tǒng)耦合器 30.60dB 27. 57dB 69.07dB 41. 50dB 發(fā)明i禹合器 I 42. 46dB 31. 07dB 72. 66dB 41. 59dB從表1可以看出，耦合度、隔離度和方向性三項指標(biāo)沒有明顯的差別，但是在回波 損耗這個指標(biāo)上，本發(fā)明雙定向耦合器明顯比傳統(tǒng)的要好。這是本發(fā)明雙定向耦合器結(jié)構(gòu) 簡單，匹配比較容易實現(xiàn)的結(jié)果。另外，在高低溫工作環(huán)境測試的時候，本發(fā)明雙定向耦合器因為結(jié)構(gòu)簡單，指標(biāo)更 加穩(wěn)定。批量生產(chǎn)實踐證明，本發(fā)明雙定向耦合器指標(biāo)比傳統(tǒng)的穩(wěn)定性高66. 7%。
生產(chǎn)效率優(yōu)勢傳統(tǒng)的雙定向耦 合器由于裝配的零部件比較多，涉及到三根導(dǎo)桿、四個絕緣子、四 根鍍銀銅絲和一塊介質(zhì)板，因此產(chǎn)品在批量生產(chǎn)的時候裝配一致性難以保證，裝配完成后 需要花費大量的時間和精力去調(diào)試介質(zhì)板的阻抗匹配和信號衰減，否則實際測試指標(biāo)難以 達(dá)到仿真的指標(biāo)水平。本發(fā)明雙定向耦合器裝配的時候只需要固定主信號導(dǎo)桿和安裝一塊介質(zhì)板，裝配 工藝簡單，批量生產(chǎn)的時候容易控制。另外，影響指標(biāo)的因素只有介質(zhì)板中的耦合微帶線和 主導(dǎo)桿之間的相對位置，因此調(diào)試難度很小，甚至部分耦合器可以免調(diào)就能實現(xiàn)要求的指 標(biāo)?；诮Y(jié)構(gòu)上較傳統(tǒng)的雙定向耦合器優(yōu)勢比較明顯，改進(jìn)后的雙定向耦合器在大批量生 產(chǎn)的時候，效率能夠得到極大的提高，從而在相同的時間內(nèi)實現(xiàn)更大的產(chǎn)能。
權(quán)利要求
1.雙定向耦合器，其特征是包括空心圓柱體狀的腔體(1)以及設(shè)置在所述腔體內(nèi)腔中 的傳輸主信號的均勻電導(dǎo)體金屬桿(7)，在所述腔體(1)的側(cè)部設(shè)置有兩個共線的分別傳 輸正向耦合信號和反相耦合信號的微帶線(8)，所述微帶線的外側(cè)覆蓋有介質(zhì)板(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙定向耦合器，其特征是包括空心圓柱體狀的腔體以及設(shè)置在所述腔體內(nèi)腔中的傳輸主信號的均勻電導(dǎo)體金屬桿，在所述腔體的側(cè)部設(shè)置有兩個共線的分別傳輸正向耦合信號和反相耦合信號的微帶線，所述微帶線的外側(cè)覆蓋有介質(zhì)板。本發(fā)明的雙定向耦合器采用微帶線與主信號導(dǎo)桿耦合的方式，簡化了耦合器的結(jié)構(gòu)，指標(biāo)比現(xiàn)有產(chǎn)品更好更穩(wěn)定，體積更小、更節(jié)省生產(chǎn)成本。
文檔編號H01P5/18GK102044735SQ20101057150
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者葉磊, 楊國勝, 胡英彪, 陶榮華, 黃偉 申請人:安徽海特微波通信有限公司