CN106099300A - 一种定向耦合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定向耦合器，该定向耦合器包括上下两层介质和两条导带，其中上层介质作为定向耦合器的盖板，下层介质作为定向耦合器的底板，所述两条导带敷在下层介质的上面，下层介质的下面和上层介质的上面敷铜接地，两层介质未覆铜的一面紧密接触；两条导带中一条作为射频传输的主线导带，一条作为耦合传输的副线导带；主线导带和副线导带构成多节耦合，每节耦合导带中的主线导带和副线导带平行且相对于中心节耦合导带对称。可见，本发明通过对主线导带和副线导带的结构调整，整体结构使定向耦合器达到宽带、低插损、高方向性的性能，同时在整个工作频带内性能的一致性良好，可满足大功率射频信号的高精度计算的需求。

Description

一种定向耦合器
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种定向耦合器。
背景技术
在电子技术领域的大功率射频应用中，功率放大器需要进行输出信号增益控制、幅度值和相位值的检测等动作，其中定向耦合器的作用是完成对输入信号的正向耦合，以及对反射信号的反向耦合，成为实现这些功能的重要组成部分。判断定向耦合器性能的重要指标是带宽、插损大小和方向性，该指标会影响大功率射频的应用。
然而现有技术中的2GHz-3GHz的定向耦合器插损大且方向差，在较宽的工作频带内，不能满足大功率射频信号的高精度计算需求，造成的大功率射频的应用缺陷。
发明内容
鉴于现有技术2GHz-3GHz的定向耦合器插损大且方向差的问题，提出了本发明的一种定向耦合器，以便解决或至少部分地解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种定向耦合器，所述定向耦合器包括上下两层介质和两条导带，其中上层介质作为定向耦合器的盖板，下层介质作为定向耦合器的底板，所述两条导带敷在下层介质的上面，下层介质的下面和上层介质的上面敷铜接地，上层介质的下面与下层介质的上面未覆铜紧密接触；
两条导带中一条作为射频传输的主线导带，一条作为耦合传输的副线导带；其中主线导带的两端分别设置在下层介质的两相对侧边，且一端作为射频输入端口，另一端作为射频输出端口；副线导带的两端同时设置在非所述主线导带的两端所在的下层介质的另一侧边，且一端作为正向耦合输出端口，另一端作为反向耦合输出端口。
可选地，所述定向耦合器由多节耦合导带级联而成，每节耦合导带中的副线导带相对于主线导带平行。
可选地，所述多节耦合导带中的主线导带和副线导带间的距离根据耦合度大小可调整。
可选地，每节耦合导带的长度和宽度均相同，且所述多节耦合导带相对于中心节耦合导带对称。
可选地，所述多节耦合导带间采用非平行导带连接，每节非平行导带中的副线导带和主线导带间的距离渐变缩小或扩大。
可选地，所述定向耦合器还包括圆形金属枝节，所述圆形金属枝节设置在每节非平行导带中的主线导带和/或副线导带的外侧，每个圆形金属枝节的大小和位置根据方向性要求可调整。
可选地，所述圆形金属枝节设置在每节非平行导带中的主线导带和副线导带的外侧的中心位置，每个圆形金属枝节的大小相同。
可选地，所述定向耦合器由三节耦合导带级联而成，包括4个圆形金属枝节。
可选地，在所述定向耦合器工作频带的中心频率点上，每节耦合导带和每节非平行导带的特性阻抗均为50Ω、电长度均为四分之一波长。
可选地，所述上层介质和所述下层介质均采用玻璃纤维聚四氟乙烯板，且厚度根据所述定向耦合器的承受功率可调整。
综上所述，本发明中的定向耦合器包括上下层介质和两条导带，上下层介质分别作为耦合器的盖板和底板，两条导带中的一条作为射频传输的主线导带，一条作为耦合传输的副线导带；主线导带和副线导带构成多节耦合，每节耦合导带的主线导带和副线导带平行且相对于中心节耦合导带对称，拓宽了定向耦合器的工作频带；每节耦合导带间采用非平行渐变导带连接，保证工作频带内低插损和防止因导带连接处的不连续性而产生耦合器的性能下降；同时利用圆形金属枝节的大小和位置满足高方向性的要求。可见，本发明通过对主线导带和副线导带的结构调整，整体结构使定向耦合器达到宽带、低插损、高方向性的性能，同时在整个工作频带内性能的一致性良好，可满足大功率射频信号的高精度计算的需求。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种定向耦合器的内部结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种定向耦合器的外形结构示意图。
具体实施方式
本发明的设计思想是：通过对定向耦合器内部导带的结构进行调整，提高定向耦合器的性能。定向耦合器采用多节耦合导带级联的形式，多节耦合导带相对于中心节耦合导带对称且每节耦合部分的导带相互平行，非耦合部分采用非平行导带连接，同时可增加圆形金属枝节调整方向性，从而保证定向耦合器具有宽带、低插损、高方向性，且性能一致性良好。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明一个实施例提供的一种定向耦合器的内部结构示意图；图2为本发明一个实施例提供的一种定向耦合器的外形结构示意图。如图1和图2所示，该定向耦合器包括上下两层介质250和260、两条导带160和170，其中上层介质250作为定向耦合器的盖板，下层介质260作为定向耦合器的底板，两条导带160和170敷在下层介质层的上面，下层介质260的下面和上层介质250的上面敷铜接地，上层介质250的下面与下层介质260的上面未覆铜紧密接触；
两条导带中的主线导带170用于射频传输，副线导带160用于耦合传输，通过对主线导带170上射频输入信号与反射信号的耦合，副线导带160分别得到所需的正向耦合信号与反向耦合信号；其中主线导带170的两端分别设置在下层介质260的两相对侧边，且端口110作为射频输入端口，端口120作为射频输出端口；副线导带160的两端同时设置在非所述主线导带的两端所在的下层介质260的另一侧边，且端口130作为正向耦合输出端口，端口140作为反向耦合输出端口。
在本发明的一个实施例中，该定向耦合器由多节耦合导带级联而成，每节耦合导带中的副线导带160相对于主线导带170平行。多节耦合导带级联构成定向耦合器的多阶耦合，可拓宽其工作频带。
主线导带与副线导带间距越大，耦合度越小，间距越小，耦合度越大。在本实施例中，该定向耦合器的多节耦合导带中的主线导带170和副线导带160间的距离根据耦合度大小可调整。
同时，该定向耦合器的每节耦合导带的长度和宽度均相同，且多节耦合导带相对于中心节耦合导带对称；该定向耦合器的多节耦合导带间采用非平行导带连接，每节非平行导带中的副线导带160和主线导带170间的距离渐变缩小或扩大，可保证工作频带内的插损和耦合度的一致性。
可见，本实施例中的定向耦合器的整体结构使该定向耦合器具有宽带、低插损的特性，且保证性能的一致性良好。
在本发明的一个实施例中，定向耦合器还包括圆形金属枝节180，圆形金属枝节180设置在每节非平行导带中的主线导带170和/或副线导带160的外侧，每个圆形金属枝节的大小和位置根据方向性要求可调整，以达到提高定向耦合器的方向性的目的。
具体地，圆形金属枝节180设置在每节非平行导带中的主线导带170和副线导带160的外侧的中心位置，且每个圆形金属枝节的大小相同。
在本发明的一个实施例中，定向耦合器工作频带的中心频率点上，每节耦合导带和每节非平行导带的特性阻抗均为50Ω、电长度均为四分之一波长。
在本发明的一个实施例中，上层介质250和下层介质260均采用玻璃纤维聚四氟乙烯板，且厚度根据定向耦合器的承受功率可调整。
在本发明的一个具体的例子中，本发明的定向耦合器由三节耦合导带级联而成，每节耦合导带中的副线导带相对于主线导带平行且两侧耦合导带相对于中心节耦合导带对称，使定向耦合器的工作频带可拓宽至2GHz-3GHz；每节耦合导带的长度为L，宽度相同；两侧耦合导带的主线导带和副线导带的间距为W1，中心节耦合导带的主线导带和副线导带的间距为W2，W1>W2，使该定向耦合器的耦合度为40dB；该定向耦合器还包括4个圆形金属枝节，分别设置在每节非平行导带中的主线导带和副线导带的外侧的中心位置，且每个圆形金属枝节的大小相同，使该耦合器的方向性可达到22dB左右；同时，该耦合器的上层介质和下层介质的厚度为1.5mm，使该定向耦合器可承受的功率为400W。
综上所述，在本发明的技术方案中，定向耦合器包括上下层介质和两条导带，上下层介质分别作为耦合器的盖板和底板，两条导带中的一条作为射频传输的主线导带，一条作为耦合传输的副线导带；主线导带和副线导带构成多节耦合，每节耦合导带中的主线导带和副线导带平行且相对于中心节耦合导带对称拓宽了定向耦合器的工作频带；每节耦合导带间采用非平行渐变导带连接，保证工作频带内低插损和防止因导带连接处的不连续性而产生耦合器的性能下降；同时利用圆形金属枝节的大小和位置满足高方向性的要求。可见，本发明通过对主线导带和副线导带的结构调整，整体结构使定向耦合器达到宽带、低插损、高方向性的性能，同时在整个工作频带内性能的一致性良好，可满足大功率射频信号的高精度计算的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器包括上下两层介质和两条导带，其中上层介质作为定向耦合器的盖板，下层介质作为定向耦合器的底板，所述两条导带敷在下层介质的上面，下层介质的下面和上层介质的上面敷铜接地，上层介质的下面与下层介质的上面未敷铜紧密接触；
两条导带中一条作为射频传输的主线导带，一条作为耦合传输的副线导带；其中主线导带的两端分别设置在下层介质的两相对侧边，且一端作为射频输入端口，另一端作为射频输出端口；副线导带的两端同时设置在非所述主线导带的两端所在的下层介质的另一侧边，且一端作为正向耦合输出端口，另一端作为反向耦合输出端口。
2.如权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器由多节耦合导带级联而成，每节耦合导带中的副线导带相对于主线导带平行。
3.如权利要求2所述的定向耦合器，其特征在于，所述多节耦合导带中的主线导带和副线导带间的距离根据耦合度大小可调整。
4.如权利要求2所述的定向耦合器，其特征在于，每节耦合导带的长度和宽度均相同，且所述多节耦合导带相对于中心节耦合导带对称。
5.如权利要求2-4任一项所述的定向耦合器，其特征在于，所述多节耦合导带间采用非平行导带连接，每节非平行导带中的副线导带和主线导带间的距离渐变缩小或扩大。
6.如权利要求5所述的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器还包括圆形金属枝节，所述圆形金属枝节设置在每节非平行导带中的主线导带和/或副线导带的外侧，每个圆形金属枝节的大小和位置根据方向性要求可调整。
7.如权利要求6所述的定向耦合器，其特征在于，所述圆形金属枝节设置在每节非平行导带中的主线导带和副线导带的外侧的中心位置，每个圆形金属枝节的大小相同。
8.如权利要求7所述的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器由三节耦合导带级联而成，包括4个圆形金属枝节。
9.如权利要求8所述的定向耦合器，其特征在于，在所述定向耦合器工作频带的中心频率点上，每节耦合导带和每节非平行导带的特性阻抗均为50Ω、电长度均为四分之一波长。
10.如权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述上层介质和所述下层介质均采用玻璃纤维聚四氟乙烯板，且厚度根据所述定向耦合器的承受功率可调整。
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