定向耦合器及其設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定向耦合器及其設(shè)計(jì)方法，屬于耦合器領(lǐng)域。所述定向耦合器包括：主信號(hào)線、耦合信號(hào)線和負(fù)載，所述耦合信號(hào)線的一端連接所述負(fù)載后接地，耦合信號(hào)線的另一端為輸出端口，當(dāng)主信號(hào)線上存在主輸入信號(hào)、反向輸入信號(hào)和二次反射信號(hào)時(shí)，反向輸入信號(hào)在耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向輸出端口的對消信號(hào)，反向輸入信號(hào)為主輸入信號(hào)的反射信號(hào)，二次反射信號(hào)為反向輸入信號(hào)的反射信號(hào)，對消信號(hào)用于至少部分抵消二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。本發(fā)明可以提高定向耦合器的方向性，此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的定向耦合器電路體積小且損耗低。
【專利說明】定向耦合器及其設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耦合器領(lǐng)域，特別涉及一種定向耦合器及其設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]定向耦合器是一種通用的微波/毫米波部件，可用于信號(hào)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(hào)源隔離、傳輸和反射的掃頻測試等，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。定向耦合器根據(jù)其應(yīng)用方式可以分為單向耦合器和雙向耦合器。其中，單向耦合器通常包括主信號(hào)線、耦合信號(hào)線和匹配負(fù)載。主信號(hào)線和耦合信號(hào)線相互靠近設(shè)置，主信號(hào)線的兩端分別為第一端口和第二端口，稱合信號(hào)線的靠近第一端口的一端為輸出端口，率禹合信號(hào)線的另一端與串聯(lián)匹配負(fù)載后接地。
[0003]阻抗變換線是一種在射頻微波電路中常用的電路結(jié)構(gòu)。通常，阻抗變換線的兩端會(huì)分別產(chǎn)生一個(gè)反射波，這兩個(gè)反射波大小相等，相位相差180度，疊加之后可以完全抵消，從而實(shí)現(xiàn)不同阻抗之間的無反射傳輸。當(dāng)單向耦合器應(yīng)用于阻抗變換線時(shí)，其工作于行駐波狀態(tài)，即主信號(hào)線上傳播的信號(hào)包含傳播方向相反的反向輸入信號(hào)(從第二端口到第一端口)和反射信號(hào)(從第一端口到第二端口)。此時(shí)，輸出端口得到的次耦合信號(hào)實(shí)際由兩部分構(gòu)成，分別是反向輸入信號(hào)產(chǎn)生的次耦合信號(hào)以及反射信號(hào)產(chǎn)生的次耦合信號(hào)，在這兩個(gè)次耦合信號(hào)中，由反射信號(hào)產(chǎn)生的次耦合信號(hào)占據(jù)主導(dǎo)因素，這使得輸出端口得到的次耦合信號(hào)大大增強(qiáng)，大大降低了耦合器的方向性。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]為了解決在行駐波狀態(tài)下的耦合器方向性惡化的問題，現(xiàn)有技術(shù)通常會(huì)延長工作于行駐波狀態(tài)下的主信號(hào)線之前或之后的傳輸線，將延長后的傳輸線作為定向耦合器的主信號(hào)線，這樣可以避免主信號(hào)線上反射信號(hào)對耦合器方向性的影響，但是，延長傳輸線進(jìn)行耦合器設(shè)計(jì)不利于電路小型化設(shè)計(jì)，同時(shí)也會(huì)增加主信號(hào)線上的電路損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中為解決耦合器方向性惡化而無法滿足電路小型化要求并且增加了主信號(hào)線上的電路損耗的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種定向耦合器及其設(shè)計(jì)方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明提供了一種定向耦合器，所述定向耦合器包括:主信號(hào)線、耦合信號(hào)線和負(fù)載，所述耦合信號(hào)線的一端連接所述負(fù)載后接地，所述耦合信號(hào)線的另一端為輸出端口，當(dāng)所述主信號(hào)線上存在主輸入信號(hào)、反向輸入信號(hào)和二次反射信號(hào)時(shí)，所述反向輸入信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，所述反向輸入信號(hào)為所述主輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述二次反射信號(hào)為所述反向輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述對消信號(hào)用于至少部分抵消所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
[0008]可選地，所述負(fù)載為失配負(fù)載。[0009]進(jìn)一步地，所述失配負(fù)載為電阻性失配負(fù)載、電抗性失配負(fù)載、或者電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
[0010]可選地，所述定向耦合器還包括相位調(diào)節(jié)線，所述相位調(diào)節(jié)線用于控制所述對消信號(hào)的相位，所述相位調(diào)節(jié)線連接于所述負(fù)載與所述耦合信號(hào)線之間。
[0011]具體地，所述相位調(diào)節(jié)線為微帶線或同軸電纜。
[0012]進(jìn)一步地，所述負(fù)載為匹配負(fù)載，所述對消信號(hào)通過劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性產(chǎn)生，或者，所述對消信號(hào)通過劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性并調(diào)節(jié)所述耦合信號(hào)線相對于所述主信號(hào)線的位置產(chǎn)生。
[0013]進(jìn)一步地，所述對消信號(hào)的幅度為所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度的0.5-1.5倍，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差為120?240度。
[0014]優(yōu)選地，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度大小相等且相位差為180度。
[0015]另一方面，本發(fā)明提供一種定向耦合器的設(shè)計(jì)方法，所述方法包括:
[0016]提供主信號(hào)線、耦合信號(hào)線和負(fù)載。
[0017]將所述耦合信號(hào)線和所述主信號(hào)線平行布置，將所述耦合信號(hào)線的一端連接所述負(fù)載后接地，并將所述耦合信號(hào)線的另一端作為輸出端口。
[0018]當(dāng)所述主信號(hào)線上存在主輸入信號(hào)、反向輸入信號(hào)和二次反射信號(hào)時(shí)，在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，所述反向輸入信號(hào)為所述主輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述二次反射信號(hào)為所述反向輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述對消信號(hào)用于至少部分抵消所述主信號(hào)線上的二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
[0019]具體地，當(dāng)所述負(fù)載為匹配負(fù)載時(shí)，所述在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，包括:
[0020]劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性，以產(chǎn)生所述對消信號(hào)；或者，
[0021]劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性并調(diào)節(jié)所述耦合信號(hào)線相對于所述主信號(hào)線的位置，以產(chǎn)生所述對消信號(hào)。
[0022]具體地，所述在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，包括:
[0023]采用失配負(fù)載作為所述負(fù)載，以產(chǎn)生所述對消信號(hào)；控制所述對消信號(hào)的相位。
[0024]進(jìn)一步地，控制所述對消信號(hào)的相位，包括以下方式中的一種或多種:
[0025]劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性；
[0026]調(diào)節(jié)所述耦合信號(hào)線相對于所述主信號(hào)線的位置；
[0027]在所述耦合信號(hào)線和所述負(fù)載之間串接相位調(diào)節(jié)線；
[0028]采用電抗性失配負(fù)載。
[0029]具體地，所述失配負(fù)載為電阻性失配負(fù)載、電抗性失配負(fù)載或電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
[0030]進(jìn)一步地，所述對消信號(hào)的幅度為所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度的0.5-1.5倍，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差為120?240度。
[0031]優(yōu)選地，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)大小相等且相位差為180度。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0033]通過在耦合信號(hào)線上產(chǎn)生對消信號(hào)，該對消信號(hào)用于至少部分抵消二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)，從而提高了定向耦合器的方向性，并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的定向耦合器電路體積小且損耗低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1是阻抗變換線的工作狀態(tài)圖；
[0036]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的又一定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種定向耦合器的設(shè)計(jì)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例適用于工作于行駐波狀態(tài)的傳輸線，尤其適用于阻抗變換線，下面首先結(jié)合圖1簡單介紹阻抗變換線的結(jié)構(gòu)及工作原理。如圖1所示，阻抗變換線10通常連接在第一傳輸線12和第二傳輸線13之間，假設(shè)第一傳輸線12的特征阻抗為Z1，第二傳輸線13的特征阻抗為Z2，且Z1不等于Z2，則阻抗變換線10的特征阻抗為Sqrt (Z1*Z2)，且阻抗變換線10的長度為阻抗變換線10的工作中心頻率的1/4波長。
[0042]當(dāng)主輸入信號(hào)14從第二傳輸線13 —側(cè)輸入阻抗變換線10時(shí)，經(jīng)過第一傳輸線12連接的電子器件(圖未示)，例如天線、雙工器等后，第一傳輸線12連接的電子器件會(huì)反射一部分信號(hào)，形成從第一傳輸線12—側(cè)輸入阻抗變換線10的信號(hào)，即反向輸入信號(hào)15。當(dāng)反向輸入信號(hào)15從第一傳輸線12 —側(cè)輸入時(shí)，阻抗變換線10的兩端會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)二次反射信號(hào)(即二次反射信號(hào)16和二次反射信號(hào)17), 二次反射信號(hào)16和二次反射信號(hào)17大小相等，相位相差180度，二次反射信號(hào)16和二次反射信號(hào)17在阻抗變換線10和第一傳輸線12的連接處(如點(diǎn)A所示)疊加之后完全抵消，從而實(shí)現(xiàn)了不同阻抗之間的無反射傳輸。在這種情況下，阻抗變化線10工作于行駐波狀態(tài)，阻抗變換線10中傳輸?shù)男盘?hào)包括主輸入信號(hào)14、反向輸入信號(hào)15和二次反射信號(hào)16,其中，反向輸入信號(hào)15與主輸入信號(hào)14和二次反射信號(hào)16的傳輸方向相反。
[0043]圖2顯示了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種定向耦合器，如圖2所示，該定向耦合器包括:主信號(hào)線21、耦合信號(hào)線22和負(fù)載23，耦合信號(hào)線22的一端連接負(fù)載23后接地，耦合信號(hào)線22的另一端為輸出端口 22a。當(dāng)主信號(hào)線21上存在主輸入信號(hào)20、反向輸入信號(hào)20a和二次反射信號(hào)20b時(shí)，反向輸入信號(hào)20a在f禹合信號(hào)線22中產(chǎn)生一個(gè)流向輸出端口22a的對消信號(hào)，反向輸入信號(hào)20a為主輸入信號(hào)20的反射信號(hào)，二次反射信號(hào)20b為反向輸入信號(hào)20a的反射信號(hào)，該對消信號(hào)用于至少部分抵消主信號(hào)線21上的二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
[0044]具體地，主信號(hào)線21和耦合信號(hào)線22平行設(shè)置，主信號(hào)線21的兩端分別為第一端口 21a和第二端口 21b,第一端口 21a與輸出端口 22a位于定向f禹合器的同一端,第二端口 21b與輸出端口 22a分別位于定向耦合器的相對端。反向輸入信號(hào)20a從第二端口 21b輸入，從第二端口 21b流向第一端口 21a。相應(yīng)地，二次反射信號(hào)20b由第一端口 21a流向第二端口 21b。
[0045]需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，次耦合輸出信號(hào)為從輸出端口 22a輸出的信號(hào)中，除主輸入信號(hào)20在耦合信號(hào)線22中產(chǎn)生的主耦合輸出信號(hào)以外的信號(hào)，該次耦合輸出信號(hào)由兩部分構(gòu)成，一部分為由反向輸入信號(hào)20a在f禹合信號(hào)線22中產(chǎn)生的次f禹合信號(hào)，另一部分為二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的主耦合信號(hào)(即二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào))組成。
[0046]在本實(shí)施例中，負(fù)載23為失配負(fù)載，對消信號(hào)通過采用失配負(fù)載產(chǎn)生。失配負(fù)載為除匹配負(fù)載以外的所有負(fù)載，匹配負(fù)載為阻值等于耦合信號(hào)線22的特征阻抗的電阻，一般為50ohm或75ohm，耦合信號(hào)線22可以為任何形式的線，如微帶線、同軸電纜等，其用于對信號(hào)產(chǎn)生一定的延時(shí)作用，例如，若稱合信號(hào)線22的特征阻抗為50ohm,那么50ohm的負(fù)載23就是匹配負(fù)載，特征阻抗不等于50ohm的負(fù)載23,例如特征阻抗為35ohm、70ohm等的負(fù)載23都是失配負(fù)載。
[0047]進(jìn)一步地，失配負(fù)載可以為電阻性失配負(fù)載、電抗性失配負(fù)載、或者電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
[0048]可以理解地，負(fù)載23可以為單個(gè)負(fù)載，也可以為多個(gè)負(fù)載構(gòu)成的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)，本實(shí)施例對此不作限制。
[0049]可以理解地，該對消信號(hào)可以部分或完全地抵消二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
[0050]進(jìn)一步地，對消信號(hào)的幅度為二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度的0.5-1.5倍，對消信號(hào)與二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差為120?240度。
[0051]優(yōu)選地，對消信號(hào)與二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)大小相等且相位差為180度。這樣，對消信號(hào)和二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)在輸出端口 22a疊加的結(jié)果是發(fā)生相互抵消的效果，從而使定向耦合器的方向性得到顯著地提升。
[0052]進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，對消信號(hào)和二次反射信號(hào)20b在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差可以通過以下方式中的一種或多種的結(jié)合來控制；
[0053]方式一:劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性，例如通過調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線22的幾何結(jié)構(gòu)和/或耦合信號(hào)線22周邊介質(zhì)和導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性的目的，其中，方向性通常用耦合信號(hào)線22上的主耦合信號(hào)與次耦合信號(hào)的強(qiáng)度的比值來表示，用于描述耦合信號(hào)線22獲取信號(hào)的定向性，比值越大，方向性越好，具體地，周邊介質(zhì)包括PCB (Printed Circuit Board,印刷電路板)和印刷保護(hù)膜等材料，導(dǎo)體可以是參考地或浮地等導(dǎo)體；
[0054]方式二:調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線22相對于主信號(hào)線21的位置，可以理解地，在這種情況下，需要保證主信號(hào)線21的長度大于耦合信號(hào)線22長度+1/4主輸入信號(hào)20的波長，實(shí)現(xiàn)時(shí)，沿主信號(hào)線21的長度方向左右移動(dòng)耦合信號(hào)線22的位置，即可以起到調(diào)節(jié)相位差的目的；
[0055]方式三:在耦合信號(hào)線22和負(fù)載23之間串接相位調(diào)節(jié)線；
[0056]方式四:采用電抗性失配負(fù)載，即在失配負(fù)載中引入電抗性器件，電抗性器件包括但不限于集中參數(shù)的電容、電感器件和傳輸線結(jié)構(gòu)的電抗器件，可以理解地，在該方式中，失配負(fù)載為電抗性失配負(fù)載、或者電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
[0057]具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，以確定失配負(fù)載的取值和相位調(diào)節(jié)線的長短，確定耦合信號(hào)線22的幾何結(jié)構(gòu)和/或耦合信號(hào)線22周邊介質(zhì)和導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)，以及耦合信號(hào)線22相對于主信號(hào)線21的位置。
[0058]本發(fā)明實(shí)施例通過在耦合信號(hào)線上產(chǎn)生對消信號(hào)，該對消信號(hào)用于至少部分抵消二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)，從而提高了定向耦合器的方向性，并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的定向耦合器電路體積小且損耗低。
[0059]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種定向耦合器，本實(shí)施例的定向耦合器的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于本實(shí)施例中的定向耦合器還包括相位調(diào)節(jié)線34，相位調(diào)節(jié)線34用于控制對消信號(hào)的相位，相位調(diào)節(jié)線34連接于負(fù)載23與耦合信號(hào)線22之間。
[0060]具體地，相位調(diào)節(jié)線34可以為微帶線或同軸電纜。
[0061]其中，通過改變失配負(fù)載的取值和相位調(diào)節(jié)線34的長短，可以對失配負(fù)載反射的耦合輸出信號(hào)的大小和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0062]具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，以確定失配負(fù)載的取值和相位調(diào)節(jié)線34的長短。
[0063]本發(fā)明實(shí)施例通過在耦合信號(hào)線上產(chǎn)生對消信號(hào)，該對消信號(hào)用于至少部分抵消二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)，從而提高了定向耦合器的方向性，并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的定向耦合器電路體積小且損耗低。
[0064]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種定向耦合器，本實(shí)施例的定向耦合器的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于本實(shí)施例中的負(fù)載43為匹配負(fù)載。
[0065]具體地，匹配負(fù)載可以為電阻性負(fù)載。
[0066]相應(yīng)地，在本實(shí)施例中，對消信號(hào)可以通過以下幾種方式產(chǎn)生:
[0067]第一種、通過劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性產(chǎn)生；
[0068]第二種、通過劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性并調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線22相對于主信號(hào)線21的位置產(chǎn)生。
[0069]進(jìn)一步地，劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性，可以通過調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線22的幾何結(jié)構(gòu)和/或耦合信號(hào)線22周邊介質(zhì)和導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0070]可以理解地，在上述第二種方式中，需要保證主信號(hào)線21的長度大于耦合信號(hào)線22長度+1/4主輸入信號(hào)20的波長。[0071]具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，以確定耦合信號(hào)線22的幾何結(jié)構(gòu)和/或耦合信號(hào)線22周邊介質(zhì)和導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)，以及耦合信號(hào)線22相對于主信號(hào)線21的位置。
[0072]需要說明的是，雖然本實(shí)施例的定向耦合器的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的定向耦合器的結(jié)構(gòu)相似，但是其通過設(shè)計(jì)手段刻意增強(qiáng)了反向輸入信號(hào)20a在耦合信號(hào)線22中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)，使之在大小上基本等于二次反射信號(hào)20b產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)，同時(shí)對反向輸入信號(hào)20a產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位進(jìn)行了控制，這樣，對消信號(hào)和反向輸入信號(hào)20a在耦合信號(hào)線22中產(chǎn)生的次耦合信號(hào)在輸出端口 22a疊加的結(jié)果是發(fā)生相互抵消的效果，從而使定向耦合器的方向性得到顯著地提升。
[0073]本發(fā)明實(shí)施例通過在耦合信號(hào)線上產(chǎn)生對消信號(hào)，該對消信號(hào)用于至少部分抵消二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)，從而提高了定向耦合器的方向性，并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的定向耦合器電路體積小且損耗低。
[0074]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種定向耦合器的設(shè)計(jì)方法。如圖5所示，該方法包括:
[0075]步驟501:提供主信號(hào)線、耦合信號(hào)線和負(fù)載。
[0076]其中，負(fù)載可以為匹配負(fù)載，也可以為失配負(fù)載。
[0077]失配負(fù)載為除匹配負(fù)載以外的所有負(fù)載，匹配負(fù)載為阻值等于耦合信號(hào)線的特征阻抗的電阻，一般為50ohm或75ohm,稱合信號(hào)線可以為任何形式的線，如微帶線、同軸電纜等，其用于對信號(hào)產(chǎn)生一定的延時(shí)作用，例如，若耦合信號(hào)線的特征阻抗為50ohm，那么50ohm的負(fù)載就是匹配負(fù)載，特征阻抗不等于50ohm的負(fù)載，例如特征阻抗為35ohm、70ohm等的負(fù)載都是失配負(fù)載。
[0078]進(jìn)一步地，失配負(fù)載可以為電阻性失配負(fù)載、電抗性失配負(fù)載、或者電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
[0079]可以理解地，負(fù)載可以為單個(gè)負(fù)載，也可以為多個(gè)負(fù)載構(gòu)成的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)，本實(shí)施例對此不作限制。
[0080]可以理解地，主信號(hào)線可以為阻抗變換線。
[0081]步驟502:將耦合信號(hào)線和主信號(hào)線平行布置，將耦合信號(hào)線的一端連接負(fù)載后接地，并將耦合信號(hào)線的另一端作為輸出端口。
[0082]主信號(hào)線的兩端分別為第一端口和第二端口，第一端口與輸出端口位于定向f禹合器的同一端，第二端口輸出端口分別位于定向f禹合器的相對端。
[0083]步驟503:當(dāng)主信號(hào)線上存在主輸入信號(hào)、反向輸入信號(hào)和二次反射信號(hào)時(shí)，在耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向輸出端口的對消信號(hào)，對消信號(hào)用于至少部分抵消主信號(hào)線上的二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
[0084]其中，反向輸入信號(hào)為主輸入信號(hào)的反射信號(hào)，二次反射信號(hào)為反向輸入信號(hào)的反射信號(hào)，主輸入信號(hào)從第一端口輸入，反向輸入信號(hào)從第二端口輸入，從第二端口流向第一端口。相應(yīng)地，二次反射信號(hào)由第一端口流向第二端口。
[0085]需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，次耦合輸出信號(hào)為從輸出端口輸出的信號(hào)中，除主輸入信號(hào)在耦合信號(hào)線中產(chǎn)生的主耦合輸出信號(hào)以外的信號(hào)，該次耦合輸出信號(hào)由兩部分構(gòu)成，一部分為由反向輸入信號(hào)在耦合信號(hào)線中產(chǎn)生的次耦合信號(hào)，另一部分為二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的主耦合信號(hào)(即二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào))組成。
[0086]可以理解地，該對消信號(hào)可以部分或完全地抵消二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
[0087]進(jìn)一步地，對消信號(hào)的幅度為二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度的0.5-1.5倍，對消信號(hào)與二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差為120?240度。
[0088]優(yōu)選地，對消信號(hào)與二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)大小相等且相位差為180度。這樣，對消信號(hào)和二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)在輸出端口疊加的結(jié)果是發(fā)生相互抵消的效果，從而使定向耦合器的方向性得到顯著地提升。
[0089]進(jìn)一步地，在f禹合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向輸出端口的對消信號(hào)，包括:
[0090]采用失配負(fù)載作為負(fù)載，以產(chǎn)生對消信號(hào)。
[0091]可選地，失配負(fù)載可以為電阻性失配負(fù)載、電抗性失配負(fù)載或電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
[0092]進(jìn)一步地，當(dāng)負(fù)載為失配負(fù)載時(shí)，對消信號(hào)由失配負(fù)載產(chǎn)生，此時(shí)，在耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向輸出端口的對消信號(hào)，還包括:
[0093]控制對消信號(hào)的相位，從而控制對消信號(hào)和二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差。
[0094]具體地，控制對消信號(hào)的相位可以通過以下方式中的一種或多種的結(jié)合來控制；
[0095]方式一:劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性，例如通過調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線的幾何結(jié)構(gòu)和/或耦合信號(hào)線周邊介質(zhì)和導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性的目的；
[0096]方式二:調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線相對于主信號(hào)線的位置，可以理解地，在這種情況下，需要保證主信號(hào)線的長度大于耦合信號(hào)線長度+1/4主輸入信號(hào)的波長，實(shí)現(xiàn)時(shí)，沿主信號(hào)線的長度方向左右移動(dòng)耦合信號(hào)線的位置，即可以起到調(diào)節(jié)相位差的目的；
[0097]方式三:在耦合信號(hào)線和負(fù)載之間串接相位調(diào)節(jié)線，相位調(diào)節(jié)線可以為微帶線或同軸電纜；
[0098]方式四:采用電抗性失配負(fù)載，即在失配負(fù)載中引入電抗性器件，電抗性器件包括但不限于集中參數(shù)的電容、電感器件和傳輸線結(jié)構(gòu)的電抗器件，可以理解地，在該方式中，失配負(fù)載為電抗性失配負(fù)載、或者電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
[0099]進(jìn)一步地，當(dāng)負(fù)載為匹配負(fù)載時(shí)，在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向輸出端口的對消信號(hào)，包括:
[0100]劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性，以產(chǎn)生對消信號(hào)；或者，
[0101]劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性并調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線相對于主信號(hào)線的位置，以產(chǎn)生對消信號(hào)。
[0102]其中，劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性，可以通過調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線的幾何結(jié)構(gòu)和/或耦合信號(hào)線周邊介質(zhì)和導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0103]可以理解地，在調(diào)節(jié)耦合信號(hào)線相對于主信號(hào)線的位置的情況下，需要保證主信號(hào)線的長度大于耦合信號(hào)線長度+1/4主輸入信號(hào)的波長。
[0104]具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，以確定失配負(fù)載的取值和相位調(diào)節(jié)線的長短，耦合信號(hào)線的幾何結(jié)構(gòu)和/或耦合信號(hào)線周邊介質(zhì)和導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)，以及耦合信號(hào)線相對于主信號(hào)線的位置。
[0105]本發(fā)明實(shí)施例通過在耦合信號(hào)線上產(chǎn)生對消信號(hào)，該對消信號(hào)用于至少部分抵消二次反射信號(hào)在耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)，從而提高了定向耦合器的方向性，并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的定向耦合器電路體積小且損耗低。
[0106]上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0107]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種定向耦合器，所述定向耦合器包括:主信號(hào)線、耦合信號(hào)線和負(fù)載，所述耦合信號(hào)線的一端連接所述負(fù)載后接地，所述耦合信號(hào)線的另一端為輸出端口，其特征在于，當(dāng)所述主信號(hào)線上存在主輸入信號(hào)、反向輸入信號(hào)和二次反射信號(hào)時(shí)，所述反向輸入信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，所述反向輸入信號(hào)為所述主輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述二次反射信號(hào)為所述反向輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述對消信號(hào)用于至少部分抵消所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述負(fù)載為失配負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定向耦合器，其特征在于，所述失配負(fù)載為電阻性失配負(fù)載、電抗性失配負(fù)載、或者電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器還包括相位調(diào)節(jié)線，所述相位調(diào)節(jié)線用于控制所述對消信號(hào)的相位，所述相位調(diào)節(jié)線連接于所述負(fù)載與所述耦合信號(hào)線之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，所述相位調(diào)節(jié)線為微帶線或同軸電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述負(fù)載為匹配負(fù)載，所述對消信號(hào)通過劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性產(chǎn)生，或者，所述對消信號(hào)通過劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性并調(diào)節(jié)所述耦合信號(hào)線相對于所述主信號(hào)線的位置產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的定向耦合器，其特征在于，所述對消信號(hào)的幅度為所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度的0.5-1.5倍，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào) 在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差為120~240度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的定向耦合器，其特征在于，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度大小相等且相位差為180 度。
9.一種定向耦合器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括:提供主信號(hào)線、耦合信號(hào)線和負(fù)載；將所述耦合信號(hào)線和所述主信號(hào)線平行布置，將所述耦合信號(hào)線的一端連接所述負(fù)載后接地，并將所述耦合信號(hào)線的另一端作為輸出端口 ；當(dāng)所述主信號(hào)線上存在主輸入信號(hào)、反向輸入信號(hào)和二次反射信號(hào)時(shí)，在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，所述反向輸入信號(hào)為所述主輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述二次反射信號(hào)為所述反向輸入信號(hào)的反射信號(hào)，所述對消信號(hào)用于至少部分抵消所述主信號(hào)線上的二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述負(fù)載為匹配負(fù)載時(shí)，所述在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，包括:劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性，以產(chǎn)生所述對消信號(hào)；或者，劣化所述定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性并調(diào)節(jié)所述耦合信號(hào)線相對于所述主信號(hào)線的位置，以產(chǎn)生所述對消信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述耦合信號(hào)線中產(chǎn)生一個(gè)流向所述輸出端口的對消信號(hào)，包括:采用失配負(fù)載作為所述負(fù)載，以產(chǎn)生所述對消信號(hào)；控制所述對消信號(hào)的相位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制所述對消信號(hào)的相位，包括以下方式中的一種或多種:劣化定向耦合器在行波狀態(tài)下的方向性；調(diào)節(jié)所述耦合信號(hào)線相對于所述主信號(hào)線的位置；在所述耦合信號(hào)線和所述負(fù)載之間串接相位調(diào)節(jié)線；采用電抗性失配負(fù)載。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述失配負(fù)載為電阻性失配負(fù)載、電抗性失配負(fù)載或電阻和電抗混合性失配負(fù)載。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對消信號(hào)的幅度為所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的幅度的0.5-1.5倍，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào)在所述耦合 信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)的相位差為120~240度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述對消信號(hào)與所述二次反射信號(hào)在所述耦合信號(hào)線中耦合產(chǎn)生的次耦合輸出信號(hào)大小相等且相位差為180度。
【文檔編號(hào)】H01P5/18GK103682545SQ201310626129
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】羅兵 申請人:華為技術(shù)有限公司