專利名稱：一種寬帶電小尺寸定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于射頻電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及對(duì)電小尺寸定向耦合器的改良設(shè) 計(jì)。
背景技術(shù)：
目前射頻電路系統(tǒng)中使用的定向耦合器有兩種尺寸特征一種為長(zhǎng)度為四分之一 波長(zhǎng)或大于四分之一波長(zhǎng)；另一種長(zhǎng)度小于十分之一波長(zhǎng)。第一種定向耦合器的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的耦合度，并且耦合度的頻率響應(yīng)起伏 相對(duì)較小，典型地，在一個(gè)倍頻程內(nèi)平坦度優(yōu)于士0. 5dB。但由于其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，占用空間大， 使用不便。第二種定向耦合器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括一段用來(lái)傳輸射頻功率的主傳輸線1 和一段由耦合線構(gòu)成的耦合探頭2，耦合探頭置于主傳輸線的能量分布場(chǎng)內(nèi)，該耦合線兩端 彎折形成正向耦合輸出端口 21和反向耦合輸出端口 22，還包括與所述反向耦合輸出口相 連的吸收負(fù)載3 ；這種定向耦合器的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，占用空間少；但由于耦合線短，較難實(shí) 現(xiàn)大于_15dB以上的耦合度；在一個(gè)倍頻程內(nèi)，耦合度變化達(dá)到6dB，如果頻率未知，則無(wú)法 得到準(zhǔn)確的耦合度。使用時(shí)只能給出某個(gè)固定頻率的耦合度，在其附近做窄帶使用，因此這 種耦合器又稱窄帶電小尺寸定向耦合器。已有的一種克服電小尺寸定向耦合器帶寬限制的方法是，采用軟件查表修正，即 將不同頻率對(duì)應(yīng)的耦合度存儲(chǔ)下來(lái)，使用時(shí)，首先要知道工作頻率，根據(jù)頻率在表格中查找 相應(yīng)的耦合度。這種方法可以拓展耦合器的使用頻帶，但缺點(diǎn)是需要軟件配合，而且要預(yù)先 知道工作頻率，限制了其應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服已有窄帶電小尺寸定向耦合器性能的不足，提出一種 寬帶電小尺寸定向耦合器，可在不增加窄帶電小尺寸定向耦合器長(zhǎng)度的條件下，改善其耦 合度頻響的平坦度，在很小的空間內(nèi)，一個(gè)或數(shù)個(gè)倍頻程的頻帶內(nèi)，實(shí)現(xiàn)平坦的耦合特性。本實(shí)用新型提出的一種寬帶電小尺寸定向耦合器，包括一窄帶電小尺寸耦合器， 該窄帶電小尺寸耦合器包括一段用來(lái)傳輸射頻功率的主傳輸線和一段由耦合線構(gòu)成的耦 合探頭，耦合探頭置于主傳輸線的能量分布場(chǎng)內(nèi)，該耦合線兩端彎折形成正向耦合輸出端 口和反向耦合輸出端口，與所述反向耦合輸出口相連的吸收負(fù)載；其特征在于，還包括一 個(gè)有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接在窄帶電小尺寸定向耦 合器的正向耦合輸出端，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出端作為寬帶電小尺寸定向耦合器 的正向耦合輸出端。本實(shí)用新型的特點(diǎn)及有益效果本實(shí)用新型的重要技術(shù)特征在于采用損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對(duì)窄帶電小尺寸定向耦合 器的耦合度頻響做補(bǔ)償，在一個(gè)和一個(gè)以上倍頻程內(nèi)獲得平坦的耦合特性，且具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，方便實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
圖1為窄帶電小尺寸定向耦合器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的寬帶電小尺寸定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的原理示意圖，其中圖3(a)表明窄帶電小尺寸定向耦合器的耦合度隨頻率增大而增大；圖3(b)表明有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的頻響與耦合度頻響呈相反的趨勢(shì)；圖3(c)表明本實(shí)用新型的將窄帶電小尺寸定向耦合器與有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián) 后的頻響為常數(shù)。圖4為本實(shí)用新型的寬帶電小尺寸定向耦合器的實(shí)施例1示意圖，其中圖4(a)為本實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖，圖4(b)為圖4(a)的截面示意圖；圖4(c)為本實(shí)施例的有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電路拓?fù)鋱D。圖5為本實(shí)用新型的有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型的有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖6(a) 為電路拓?fù)?，圖6(b)為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的寬帶射頻電小尺寸定向耦合器結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如 下本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種寬帶電小尺寸定向耦合器，如圖2所示，包括一窄帶電小 尺寸耦合器21，如圖2中虛線框內(nèi)，該窄帶電小尺寸耦合器21包括一段用來(lái)傳輸射頻功 率的主傳輸線211和一段由耦合線構(gòu)成的耦合探頭212，耦合探頭置于主傳輸線的能量分 布場(chǎng)內(nèi)，該耦合線兩端彎折形成正向耦合輸出端口 2121和反向耦合輸出端口 2122，與所 述反向耦合輸出口相連的吸收負(fù)載213 ；其特征在于，還包括一個(gè)有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 22，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接在窄帶電小尺寸定向耦合器的正向耦合輸出 端2121，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出端作為寬帶電小尺寸定向耦合器的正向耦合輸出 端。上述有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)端口并聯(lián)電阻Rl、R4、N個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)，N為 正整數(shù)；以及輸入端口和輸出端口 ；所述兩個(gè)端口并聯(lián)電阻Rl、R4分別并聯(lián)在輸入端口上 和輸出端口上；N個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)依次串聯(lián)在輸入和輸出端口之間；每個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)均 包括兩個(gè)有損電感和一個(gè)對(duì)地并聯(lián)電容Cl，一個(gè)有損電感串聯(lián)于輸入端口與對(duì)地并聯(lián)電容 Cl之間，另一個(gè)有損電感串聯(lián)于輸出端口與對(duì)地并聯(lián)電容之間；所述兩個(gè)有損電感均由并 聯(lián)的電感和電阻組成。本實(shí)用新型的原理如圖3所示，由于電小尺寸定向耦合器的耦合度隨頻率增大而 增大，如圖3(a)；而有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的頻響與耦合度頻響呈相反的趨勢(shì)，如圖3(b)所示； 如果記耦合度頻響為H。(f)，則有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的特性應(yīng)該是A/H。(f)仏<1，為損耗值)， 二者級(jí)聯(lián)后的頻響為常數(shù)，如圖3(c)所示。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的寬帶電小尺寸定向耦合器實(shí)施例1如圖4所示，本實(shí)施例采用 微帶線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其中，圖4(a)為本實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖，圖4(b)為圖4(a)的A-A向截面
4示意圖；圖4(c)為本實(shí)施例的有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電路拓?fù)鋱D。本實(shí)施例的窄帶電小尺 寸定向耦合器42包括一段用來(lái)傳輸射頻功率的主傳輸微帶線421和一段由耦合線構(gòu)成的 耦合探頭422，耦合探頭置于主傳輸線的能量分布場(chǎng)內(nèi)，該耦合線兩端彎折形成正向耦合輸 出端口 4221和反向耦合輸出端口 4222，與所述反向耦合輸出口相連的吸收負(fù)載423，吸收 負(fù)載通過(guò)接地銅箔424接地。耦合器位于厚度為1. 5mm的介質(zhì)板41上，主傳輸帶線寬度為 4mm，耦合探頭電長(zhǎng)度為四十分之一波長(zhǎng)，寬度2mm，距離主傳輸帶線0. 6mm。介質(zhì)板安裝于 接地導(dǎo)體44上。本實(shí)施例的有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)43的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)端口并聯(lián)電阻Rl (431)、 R4(437)、一個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)，以及輸入端口和輸出端口 ；所述兩個(gè)端口并聯(lián)電阻R1、R4分別 并聯(lián)在輸入端口上和輸出端口上；T型有損網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在輸入和輸出端口之間；所述T型有損 網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)有損電感和一個(gè)對(duì)地并聯(lián)電容Cl (434)，一個(gè)有損電感(Ll(432)、R2(433)) 串聯(lián)于輸入端口與對(duì)地并聯(lián)電容Cl (434)之間，另一個(gè)有損電感(L2(435)、R3(436))串聯(lián) 于輸出端口與對(duì)地并聯(lián)電容之間。所述兩個(gè)有損電感均由并聯(lián)的電感和電阻組成。有損頻 響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在窄帶電小尺寸耦合器所在的介質(zhì)板上。上述電感Ll為連接成一體的雙勾體的正向η和倒置η形成的分布電感。本實(shí)施例用在調(diào)頻廣播頻段(87 108MHz)，電感Ll (432)和L2 (435)采用0. 5mm 直徑的漆包線繞制而成，繞制直徑為3mm，圈數(shù)為5圈。電容Cl (434)為120pf，Rl (431)和 R4 (437)為 150 歐姆，R2 (433)和 R3 (436)為 100 歐姆。Rl (431)、R4 (437)、電容 Cl (434)通 過(guò)接地銅箔438接地。本實(shí)施例的寬帶定向耦合器在調(diào)頻廣播頻段(87MHz 108MHz)內(nèi)耦合度的頻響 起伏在士0. IdB以內(nèi)。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的第二種實(shí)施例中的有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖5所示，包 括兩個(gè)端口并聯(lián)電阻和N個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的T型有損網(wǎng)絡(luò)，以及輸入端口和輸出端口 ；所述 兩個(gè)端口并聯(lián)電阻分別與輸入端口和輸出端口并聯(lián)，N個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的T型有損網(wǎng)絡(luò)依 次串聯(lián)在輸入端口和輸出端口之間，N為正整數(shù)；每個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與實(shí)施例1 相同。本實(shí)施例的窄帶電小尺寸耦合器與第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)相同，并且本實(shí)施例的有損頻 響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)同樣也設(shè)置在窄帶電小尺寸耦合器所在的介質(zhì)板上。上述實(shí)施例中T型有損網(wǎng)絡(luò)的數(shù)目N與所要補(bǔ)償?shù)膸捯约榜詈掀教苟扔嘘P(guān)，帶 寬越寬，平坦度要求越高，則N越大(考慮到實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和器件敏感度，N —般小于等于6)。 T型有損網(wǎng)絡(luò)數(shù)目的變化不影響上述有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的基本特征。本實(shí)用新型第三種實(shí)施例中的有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖6所示，其中圖6 (a)為 電路拓?fù)?，包括兩個(gè)有損電容、一個(gè)有損電感，以及輸入端口和輸出端口 ；第一個(gè)有損電 容并聯(lián)在輸入端口與地之間；有損電感的一端與輸入端口相連，另一端與第二個(gè)有損電容 相連；第二個(gè)有損電容串聯(lián)在有損電感與輸出端口之間；所述第一個(gè)有損電容由串聯(lián)在一 起的電容Cl和電阻Rl組成；第二個(gè)有損電容由電容C2與電阻R3并聯(lián)組成；有損電感由電 感Ll與電阻R3并聯(lián)組成。本實(shí)施例用在UHF頻段(470 860MHz)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖6 (b)所示；電感Ll (62)采 用高阻抗(阻抗為150歐姆)微帶線實(shí)現(xiàn)，形狀如圖6(b)中所示，為連接成一體的雙勾體 的正向η和倒置η形成的分布電感，其總長(zhǎng)度約40mm。電容Cl (64)為10pf，連接于輸入端口 61和電阻Rl (65)之間，電阻Rl為13歐姆，它通過(guò)接地銅箔69接地。電容C2 (66)取值 為llpf，R3 (67)取為12歐姆，二者并聯(lián)后，串接在輸出端口 68與電感LI端口 622間。電 阻R2(63)為40歐姆，連接在電感Ll的621和623端口間，輸入端口 61與窄帶電小尺寸耦 合器正向耦合輸出端口相連，輸出端口 68為本實(shí)施例的正向耦合輸出端口。本實(shí)施例采用微帶方式形成的分布電感Ll基于PCB工藝，制作簡(jiǎn)單，成本低，一致 性好。所有電容和電阻為表面安裝器件，有損匹配網(wǎng)絡(luò)面積僅為12mmX15mm，結(jié)構(gòu)緊湊。本實(shí)施例的窄帶電小尺寸耦合器與第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)相同，并且本實(shí)施例的有損 頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)同樣也設(shè)置在窄帶電小尺寸耦合器同一介質(zhì)板上。本實(shí)施例的寬帶定向耦合器在470MHz 860MHz頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了平坦的耦合特性， 耦合度的起伏在士0. 15dB以內(nèi)。
權(quán)利要求一種寬帶電小尺寸定向耦合器，包括一窄帶電小尺寸耦合器，該窄帶電小尺寸耦合器包括一段用來(lái)傳輸射頻功率的主傳輸線和一段由耦合線構(gòu)成的耦合探頭，耦合探頭置于主傳輸線的能量分布場(chǎng)內(nèi)，該耦合線兩端彎折形成正向耦合輸出端口和反向耦合輸出端口，與所述反向耦合輸出口相連的吸收負(fù)載；其特征在于，還包括一個(gè)有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接在窄帶電小尺寸定向耦合器的正向耦合輸出端，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出端作為寬帶電小尺寸定向耦合器的正向耦合輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)端 口并聯(lián)電阻R1、R4、一個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)，以及輸入端口和輸出端口 ；所述兩個(gè)端口并聯(lián)電阻 R1、R4分別并聯(lián)在輸入端口上和輸出端口上；T型有損網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在輸入和輸出端口之間；所 述T型有損網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)有損電感和一個(gè)對(duì)地并聯(lián)電容Cl，一個(gè)有損電感串聯(lián)于輸入端口 與對(duì)地并聯(lián)電容Cl之間，另一個(gè)有損電感串聯(lián)于輸出端口與對(duì)地并聯(lián)電容之間；所述兩個(gè) 有損電感均由并聯(lián)的電感和電阻組成。
3.如權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)端 口并聯(lián)電阻R1、R4、N個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)，N為正整數(shù)；以及輸入端口和輸出端口 ；所述兩個(gè)端 口并聯(lián)電阻R1、R4分別并聯(lián)在輸入端口上和輸出端口上；N個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)依次串聯(lián)在輸 入和輸出端口之間；每個(gè)T型有損網(wǎng)絡(luò)均包括兩個(gè)有損電感和一個(gè)對(duì)地并聯(lián)電容Cl，一個(gè) 有損電感串聯(lián)于輸入端口與對(duì)地并聯(lián)電容Cl之間，另一個(gè)有損電感串聯(lián)于輸出端口與對(duì) 地并聯(lián)電容之間；所述兩個(gè)有損電感均由并聯(lián)的電感和電阻組成。
4.如權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述有損頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括兩 個(gè)有損電容、一個(gè)有損電感，以及輸入端口和輸出端口 ；第一個(gè)有損電容并聯(lián)在輸入端口與 地之間；有損電感的一端與輸入端口相連，另一端與第二個(gè)有損電容相連；第二個(gè)有損電 容串聯(lián)在有損電感與輸出端口之間；所述第一個(gè)有損電容由串聯(lián)在一起的電容Cl和電阻 Rl組成；第二個(gè)有損電容由電容C2與電阻R3并聯(lián)組成；有損電感由電感Ll與電阻R3并 聯(lián)組成。
5.如權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器采用微帶線結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，所述電感Ll為連接成一體的雙勾體 的正向η和倒置η形成的分布電感。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種寬帶電小尺寸定向耦合器，本實(shí)用新型屬于射頻電路技術(shù)領(lǐng)域；該定向耦合器包括一窄帶電小尺寸耦合器，該窄帶電小尺寸耦合器包括一段用來(lái)傳輸射頻功率的主傳輸線和一段由耦合線構(gòu)成的耦合探頭，耦合探頭置于主傳輸線的能量分布場(chǎng)內(nèi)，該耦合線兩端彎折形成正向耦合輸出端口和反向耦合輸出端口，與所述反向耦合輸出口相連的吸收負(fù)載；其特征在于，還包括一個(gè)有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接在窄帶電小尺寸定向耦合器的正向耦合輸出端，該有損耗的頻響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出端作為寬帶電小尺寸定向耦合器的正向耦合輸出端。本實(shí)用新型且具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，方便實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P5/18GK201689969SQ201020174239
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者劉寧, 蔡曉亞 申請(qǐng)人:北京瑞夫艾電子有限公司