本發(fā)明涉及測試儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于平行板傳輸線的定向電橋。

背景技術(shù)：

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在通信與微波測試系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，一般包含信號源、接收機、測試裝置幾大部分。其中的測試裝置主要包含定向電橋(或者定向耦合器)及轉(zhuǎn)換開關(guān)等，由于定向耦合器很難覆蓋頻率低端，從而在低頻段基本采用定向電橋裝置。定向電橋裝置的常用結(jié)構(gòu)有：基于同軸傳輸線方式以及基于雙絞線磁環(huán)繞制方式等?；谕S傳輸線方式設(shè)計的定向電橋目前廣泛應(yīng)用到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中，例如中國電子科技集團公司第四十一研究所的系列產(chǎn)品。基于同軸線傳輸方式采用一段同軸傳輸線將信號分離后完成傳輸信號與耦合信號的測量，如專利CN104752801A中采用同軸電纜，并在同軸電纜的外部套設(shè)磁芯，信號從輸入端口進入，經(jīng)由功分電路分別從直通端口與耦合端口輸出實現(xiàn)測量。

同軸線結(jié)構(gòu)的電橋，由于同軸線本身結(jié)構(gòu)不對稱，且同軸線與外殼等其他結(jié)構(gòu)存在電磁耦合導(dǎo)致電橋平衡值與理論計算值存在5％～15％的實際偏差，而在系統(tǒng)進行調(diào)試的時候，需要調(diào)整電橋中某個器件的值來彌補此誤差，同時，還需要放置吸波材料彌補因電磁耦合導(dǎo)致的分布參數(shù)，這成為同軸線結(jié)構(gòu)的電橋生產(chǎn)調(diào)試的制約因素，導(dǎo)致調(diào)試工作量很大。同時，為了減小分布參數(shù)的影響，同軸線本身外徑很小(通常1毫米左右)，導(dǎo)致加工難度大，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于平行板傳輸線的定向電橋。

一種基于平行板傳輸線的定向電橋，包括接地基板、磁環(huán)組、平行板傳輸線結(jié)構(gòu)與電路模塊，其中平行板傳輸線結(jié)構(gòu)電性固定設(shè)置在接地基板上；

磁環(huán)組包括多個尺寸相同的磁環(huán)，磁環(huán)組套設(shè)在平行板傳輸線結(jié)構(gòu)外部，且與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)固定安裝；電路模塊與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的末端連接；射頻信號從平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的首端進入，經(jīng)平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的首端至末端被分為相位相反的兩路信號后，通過電路模塊分別輸出。

進一步的，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的外形為長條形，且由三層介質(zhì)構(gòu)成，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的上層介質(zhì)與下層介質(zhì)為導(dǎo)體材料，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的中層介質(zhì)為絕緣體材料。

進一步的，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)具有原始信號輸入端口和分離信號輸出端口，其中原始信號輸入端口與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)首端的上層介質(zhì)和下層介質(zhì)連接，信號輸出端口與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)末端的上層介質(zhì)和下層介質(zhì)連接。

進一步的，電路模塊包括輸入端口、測試端口、耦合端口，其中輸入端口與分離信號輸出端口連接；

測試端口與耦合端口分別為電路模塊的兩個信號輸出端；

從分離信號輸出端口輸出的相位相反的兩路信號從輸入端口進入，分別由測試端口與耦合端口輸出。

進一步的，磁環(huán)組由間隔設(shè)置的低頻磁環(huán)與高頻磁環(huán)組成，其中低頻磁環(huán)與高頻磁環(huán)之間不接觸。

進一步的，定向電橋還包括導(dǎo)電支撐塊，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)通過導(dǎo)電支撐塊固定設(shè)置在接地基板上，其中：

導(dǎo)電支撐塊設(shè)置在平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的首端。

進一步的，電路模塊還包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容C1、第一微帶線、第二微帶線，其中：

平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的上層介質(zhì)與測試端口通過第一微帶線連接；

電阻R1一端連接平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的下層介質(zhì)，另一端接接地基板；

電阻R2一端連接平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的下層介質(zhì)，一端與電容C1串聯(lián)后通過第二微帶線連接到耦合端口；

電阻R3、電阻R4、電阻R5并聯(lián)，一端連接第一微帶線，一端連接第二微帶線。

進一步的，定向電橋還包括電路基板，電路模塊中的電氣元件均固定在電路基板上，電路基板背面全部覆銅并通過導(dǎo)電膠固定在接地基板上。

進一步的，高頻磁環(huán)為鎳鋅材料，低頻磁環(huán)為錳鋅材料。

進一步的，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的中層介質(zhì)為聚四氟乙烯。

本發(fā)明的一種基于平行板傳輸線的定向電橋，具有以下有益效果：

1、利用具有對稱結(jié)構(gòu)的平行板傳輸線結(jié)構(gòu)，克服了同軸傳輸線的固有缺點，偏差值減小，大大減少電路調(diào)試的工作量；

2、在平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的外部套設(shè)磁環(huán)組，使電磁場分布主要集中在磁環(huán)內(nèi)部；

3、低頻磁環(huán)與高頻磁環(huán)的間隔設(shè)置，使電磁場分布更加對稱；

4、電路模塊中的電氣元件固定在常規(guī)的電路基板上，在確保產(chǎn)品效果的情況下，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1為本發(fā)明的實施例的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的實施例的正視圖；

圖3為本發(fā)明的實施例的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的實施例左視圖；

圖5為本發(fā)明的實施例右視圖；

圖6為本發(fā)明的實施例的平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明的實施例的電路模塊放大圖；

圖8為本發(fā)明的電路模塊等效電路圖；

圖中：1-接地基板、2-磁環(huán)組、21-低頻磁環(huán)、22-高頻磁環(huán)、3-平行板傳輸線結(jié)構(gòu)、31-上層介質(zhì)、32-中層介質(zhì)、33-下層介質(zhì)、4-電路模塊、5-導(dǎo)電支撐塊、6-電阻R1、7-電阻R2、8-電阻R3、9-電阻R4、10-電阻R5、11-電容C1、12-第一微帶線、13-第二微帶線、14-電路基板。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1至圖7所示，為本實施例的一種基于平行板傳輸線的定向電橋，包括接地基板1、磁環(huán)組2、平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3與電路模塊4。平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3電性固定設(shè)置在接地基板1上；磁環(huán)組2包括多個尺寸相同的磁環(huán)，磁環(huán)組2套設(shè)在平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3外部，且與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3固定安裝；電路模塊4與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的末端連接；射頻信號從平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的首端進入，經(jīng)平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的首端至末端被分為相位相反的兩路信號后，通過電路模塊4分別輸出。優(yōu)選的，接地基板1選用鋁制材料，在定向電橋結(jié)構(gòu)中的主要作用為支撐平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3，也作為系統(tǒng)接地端。磁環(huán)組2為現(xiàn)有技術(shù)中的鐵氧體磁環(huán)，其內(nèi)徑與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的寬度相吻合，磁環(huán)的數(shù)量、厚度以及寬度等本實施例不做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)經(jīng)驗自行確定。

具體的，定向電橋還包括導(dǎo)電支撐塊5，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3通過導(dǎo)電支撐塊5固定設(shè)置在接地基板1上，導(dǎo)電支撐塊5與接地基板1固定為一體。固定方式本實施例不做具體限定，優(yōu)選的，選用導(dǎo)電膠將平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3固定在導(dǎo)電支撐塊5上。導(dǎo)電支撐塊5設(shè)置在平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的首端，其材質(zhì)選用與接地基板1材質(zhì)相同的鋁材料即可，且與接地基板1之間也為電性連接，如通過導(dǎo)電膠連接或焊接等。

具體的，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的外形為長條形，且由三層介質(zhì)構(gòu)成，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的上層介質(zhì)31與下層介質(zhì)33為導(dǎo)體材料，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的中層介質(zhì)32為絕緣體材料，本實施例對平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的材質(zhì)不做具體限定，優(yōu)選的，上層介質(zhì)31與下層介質(zhì)33由金屬銅或者銅合金制成，中層介質(zhì)32選擇聚四氟乙烯材料制成。

具體的，磁環(huán)組2由間隔設(shè)置的低頻磁環(huán)21與高頻磁環(huán)組22成，低頻磁環(huán)21與高頻磁環(huán)22之間不接觸。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于錳鋅材料主要適用于低頻頻段特性(低于1MHz)，鎳鋅材料主要適用于高頻頻段特性(高于1MHz)，所以優(yōu)選的，本實施例中低頻磁環(huán)21選用錳鋅材料制成，高頻磁環(huán)22選用鎳鋅材料制成。間隔設(shè)置的低頻磁環(huán)21與高頻磁環(huán)22可使電磁場分布更加對稱。本實施例對低頻磁環(huán)21及高頻磁環(huán)22的設(shè)置個數(shù)不做具體限定，主要取決于平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的長度，磁環(huán)組2的邊緣既可設(shè)置為低頻磁環(huán)21，也可設(shè)置為高頻磁環(huán)22。

平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的尺寸規(guī)格需要根據(jù)其特性阻抗確定，當(dāng)確定測試所需特性阻抗后，根據(jù)以下計算方法確定平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的尺寸規(guī)格：

設(shè)定平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的高度為d，寬度為W，則平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的特性阻抗值其中ε_r是介質(zhì)的相對介電常數(shù)，根據(jù)使用環(huán)境的要求，依照上述特性阻抗值與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的尺寸關(guān)系進行選用即可。

具體的，平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3具有原始信號輸入端口(圖中未視)和分離信號輸出端口，原始信號輸入端口位于平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的首端，且與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的上層介質(zhì)31和下層介質(zhì)33連接，信號輸出端口與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3末端的上層介質(zhì)31和下層介質(zhì)33連接。一般情況下，原始信號輸入端口本體會集成設(shè)置在電路基板14上，之后通過導(dǎo)線連接等方式與平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3首端的上層介質(zhì)31和下層介質(zhì)33連接。

具體的，電路模塊4包括輸入端口、測試端口、耦合端口。其中輸入端口與分離信號輸出端口連接；測試端口與耦合端口分別為電路模塊4的兩個信號輸出端；射頻信號由原始信號輸入端進入平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3，至分離信號輸出端口輸出后從電路模塊4的輸入端口進入，分別由測試端口與耦合端口輸出。測試端口外接需要測量的器件。

電路模塊4還包括電阻R1 6、電阻R2 7、電阻R3 8、電阻R4 9、電阻R5 10、電容C1 11、第一微帶線12、第二微帶線13，其中平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的上層介質(zhì)31與測試端口通過第一微帶線12連接；電阻R1 6一端連接平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的下層介質(zhì)33，另一端連接接地基板1；電阻R2 7一端連接平行板傳輸線結(jié)構(gòu)3的下層介質(zhì)33，一端與電容C1 11串聯(lián)后通過第二微帶線13連接到耦合端口，電阻R1 6、電阻R2 7的阻值以及電容C1 11的電容值本實施例不做具體限定，根據(jù)實際應(yīng)用情況選用即可；電阻R3 8、電阻R4 9、電阻R5 10并聯(lián)，一端連接第一微帶線12，一端連接第二微帶線13，在系統(tǒng)調(diào)試時，只需調(diào)節(jié)電阻R3 8、電阻R4 9、電阻R5 10中任意一個電阻的阻值來彌補分布參數(shù)的影響即可；第一微帶線12與第二微帶線13的阻抗值本實施例不做具體限定，可根據(jù)使用條件另行確定。電路模塊4的等效電路圖可參照圖8所示。

具體的，定向電橋還包括電路基板14，電路模塊4中的電氣元件均固定在電路基板14上，電路基板14背面全部覆銅并通過導(dǎo)電膠固定在接地基板1上。由于電路基板14位于電阻R1 6與接地基板1之間，可在電路基板14的相應(yīng)位置開小孔，即可實現(xiàn)電阻R1 6與接地基板1的連接。電路基板14的具體材質(zhì)本實施例不做限定，現(xiàn)有的產(chǎn)品中可根據(jù)情況自行選用。

整個基于平行板傳輸線的定向電橋，利用具有對稱結(jié)構(gòu)的平行板傳輸線結(jié)構(gòu)，克服了同軸傳輸線的固有缺點，偏差值減小，大大減少電路調(diào)試的工作量；在平行板傳輸線結(jié)構(gòu)的外部套設(shè)磁環(huán)，使電磁場分布主要集中在磁環(huán)內(nèi)部；另外低頻磁環(huán)與高頻磁環(huán)的間隔設(shè)置，使電磁場分布更加對稱；電路模塊利用常規(guī)的電路板制成，在確保產(chǎn)品效果的情況下，降低了生產(chǎn)成本。

以上借助具體實施例對本發(fā)明做了進一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實施例做出的各種修改，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。