CN1004246B - 分路型定向耦合器的改进 - Google Patents

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    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/19—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port of the junction type
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Abstract

在一个分路类型的定向耦合器中，耦合器的每一个分支由两条耦合线（Ａ1、Ｂ1；Ａ2、Ｂ2）组成，即在几何上相对的四个端口中只有两个端口连接在电路中，而剩余的端口仍然开路。在这个方法中，减小了耦合器分支的横截面，并且可在频率上升到２０ＧＨＺ时仍能良好的工作，而且在四个端口中的直流得到隔离，所以当使用有源电路时，不再需要用隔直电容器。

Description

分路型定向耦合器的改进
本发明涉及用于微波系统中的功率分配器并特别涉及到一种分路类型的3dB、90°定向耦合器。
众所周知，在许多微波电路中，例如，变频器，功率放大器，以及更多的由分配或迭加功率引起的问题，通常利用定向耦合器来解决之。
功率分配可以按照任意比例构成，最常用的比例是1∶1，如一个3dB的定向耦合器。
目前，常用的是耦合端之间具有90°相移的各种类型的3dB耦合器，其中，第一种是常规的分路耦合器;第二种是由两个8.3dB耦合器结合而成的3dB耦合器，而第三种是在工艺中称为“兰格（Lange）耦合器”，即交指耦合器。
这些类型的耦合器也有各种各样的缺点，其中最主要的缺点如下：
在用于频率高于10GHZ的常规分路类型的定向耦合器中，波长与分支横截面的比低于10;并且因为产生了高于TEM型波的波型，结果改变了传播条件;另外，四个反射点的跃变不允许忽略，所以出现了匹配和方向性的问题。
在由两个8.3dB耦合器结合而成的耦合器中有同样的缺点。
上面提到的第三种类型的耦合器，例如，“兰格耦合器”也有缺点，因为它要求至少2个（典型为4个）接头。
另外，上面提到的所有类型的耦合器，由于连接四个端口而使用了有源电路时，就需要用隔直电容。
克服上述这些缺点和先有技术定向耦合器的其它缺点，就是本发明的目的。
尤其是，按照本发明，分路类型的3dB、90°定向耦合器的特征在于耦合器的四个分支中的每一个分支是由两条耦合线组成的，即几何上相对的四个端口中，仅有两个端口连接在电路中而剩余端口仍然开路。
按照本发明定向耦合器减少了3dB、90°分路耦合器分支的横截面，于是保证了上升到20GHZ时仍能很好地进行工作，并且四个端口具有隔直流电流的作用，从而使耦合器在使用有源电路时，不再要采用隔直电容器了。
这些特性及本发明的其它特性，将由下面的较佳实施方案的说明来进一步说明之，由此给出一些例子，但不局限于此意;参考附图：
图1表示常规分路耦合器;
图2表示由本发明所用的两条耦合线;
图3是图2耦合线的等效电路的图解;
图4是按照本发明的耦合器的图解;
图5是图4耦合器的等效电路的图解;
在图1中所示的分路耦合器对本技术领域的熟练工作人员而言是显而易见的，而在这里表示出来是为了证明本发明对电路所作的改进。在所示的耦合器中，如果参考阻抗为Ro（例如50欧姆）并且耦合器是3dB耦合器，那么，Z1＝Ro、Z2＝Ro/ 2 。四个端口用1、2、3、4表示。
参见图2，A和B所示组成耦合器的每一个分支的两条耦合线的基本结构。
5和6表示所用的端口，而7和8表示两个开路端。W表示线的宽度;而S表示线间距离。
所知的两个耦合线的特性在于如下值：
ZE＝偶次波的特性阻抗
Z0＝奇次波的特性阻抗
θE＝偶次波的电角度
θ0＝奇次波的电角度
由（图2）W和S的大小得出
等效特性阻抗为Z1（图1）的耦合线可以由图2中所示图解的两条耦合线结构来代替;同样适用于图1中特性阻抗Z2。
在图3中表示图2耦合线的等效电路，而且无需对本技术领域的工作人员作进一步说明。
按照本发明用图2中耦合线的耦合器可以得到图4中的几何图解。
在图4中，10、20、30、40表示相当于图1中的1、2、3、4端的端口。
A1B1，A2B2是在本发明中由微波传输线所构成的耦合线。微波传输线在电子器件的技术中都是知道的。
线A1和B1，A2和B2之间耦合仅作为一个例子，在图4中通过输入/输出交换予以证明。
然而其他几何学家提出，
通过图5等效电路的图解来解释图4电路操作原理，这用图3中各个分支的等效电路的应用可以清楚的说明其操作原理。
在图5中，Z1表示数量
Figure 85107733_IMG3
及Z2表示数量，而Z1和Z2是分路的分支阻抗。
这些阻抗值通过适当改变组成四个分支的微波传输线A1，B1，A2，B2，尤其是线的宽度W（图2）和线间距离S的大小可以轻易地得到。
由于本发明的实施方案已作了描述，所以很显然，在不违背本发明范围之内很容易做一些变化和修改。

Claims (9)

1、一种3dB，90°分路型定向耦合器，包括第一，第二，第三和第四端口;其特征在于有
第一，第二，第三和第四对微波带状结构耦合线;
第一分支包括与所说第一对耦合线之一端和所说第四对耦合线之一端线路连接，形成所说第一端口;
第二分支，包括与所说第一对耦合线的另一端和所说第二对耦合线的一端的线路连接，形成所说第二端口;
第三分支，包括与第二对耦合线之另一端和第三对耦合线之一端的线路连接，形成所说第三端口;
第四分支，包括与第三对耦合线之另一端和第四对耦合线之另一端的线路连接，形成所说第四端口;
所说第一和第三端口几何位置相对，并同一个与之相配合的线路连接;
所说第二和第四端口几何位置相对，但并不同与之相配合的线路连接。
2、如权利要求1所说的一个定向耦合器，其特征在于：所说第一和第三对耦合线的尺寸做得，使它们的偶次模特性阻抗和它们的奇次模特性阻抗之间的半差等于所说定向耦合器的参考阻抗（Ro）;而所说第二和第四对耦合线的尺寸做得使它们的偶次模特性阻抗和它们的奇次模特性阻抗之间的半差等于所说的参考阻抗（Ro）被2的平方根除。
CN85107733.1A 1984-10-30 1985-10-22 分路型定向耦合器的改进 Expired CN1004246B (zh)

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