CN106571509B - 一种适用于10MHz‑8GHz的小型化电桥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于10MHz‑8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，包括激励信号输入端口P1，激励信号输入端口P1连接在绕组b的一端，绕组b与绕组a组成双绞线绕制在磁环上，磁环上还绕制有绕组c，绕组a和绕组c靠近激励信号输入端口P1的一端相连并接地，绕组b和绕组c的另一端均连接在电阻R2和电阻R3之间，电阻R2的另一端与电阻R1连接，电阻R1与R2之间设置有隔离端口P2，电阻R1的另一端连接至测试端口P3，且绕组a的另一端连接在电阻R1与测试端口P3之间；本发明解决了现有的双绞线传输线磁环定向电桥的应用频率难以提高的问题。

Description

一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置
【技术领域】
本发明属于测试仪器领域，尤其涉及一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置。
【背景技术】
矢量网络分析仪是一种重要的微波测量工具，广泛用于射频微波器件的特性测量中。如：衰减器、滤波器、功分器等无源器件及放大器等有源器件的测试。通过向待测器件发射一个激励信号，在接收机接收传输信号及反射信号，来完成器件特性的测量。这些测量信息中包含了幅度及相位信息，这些信息进一步可转化成回波损耗，传输增益及插入损耗等。近年来，小型化便携性矢量网络分析仪开始得到较为广泛的应用。一方面是由于外场测试的需要。另外一方面，得益于现在大规模集成电路的发展。然而，关键的射频器件的尺寸及重量却很难进一步下降。现有的很多便携性矢量网络分析仪不得不降低性能。
矢量网络分析仪一般包括源、接收机和测试装置。其中测试装置包括定向电桥或者定向耦合器及转换开关等。定向耦合器及定向电桥是一种信号分离器件，用来分离通过射频微波器件的传输信号与在端口反射回来的信号。定向耦合器往往用于微波频率高端，通常达到几十个GHz甚至数百GHz。但是，对于频率低端来讲，定向耦合器往往由于器件尺寸太大而难于实用。所以，在频率低端通常采用定向电桥来完成信号的分离。
设计良好的定向电桥不仅在频率低端有很好的性能，也能够兼顾到频率高端。现有的定向电桥多采用两种方式：一种为采用同轴巴伦传输线方式，另外一种采用双绞线磁环传输线方式。其中同轴线巴伦传输线方式已经应用到从300KHz到8GHz频段范围，同轴巴伦传输线方式设计的定向电桥目前广泛应用到矢量网络分析仪中，如是德(KeySight)科技公司的系列产品。
如图4所述，此方式采用一段同轴传输线分离信号并加载到电桥上面完成传输及反射信号的测量。但此方法存在明显的技术缺点，首先同轴线巴伦尺寸较长，往往在10cm左右，这对于目前小型化矢量网络分析仪带来明显的不便；其次，为了弥补频率低端特性不好缺点，需要在同轴线外面套上很多磁环且需要采用不同材料及不同长度的磁环进行调节，同时，磁环引发的寄生电感需要与电桥电路中的电容匹配，如专利US4962359所述，这些调整匹配给批量生产带来诸多不便，此方法也用到了CN103344806A、CN104752801A等专利中。
对于采用双绞线传输线磁环定向电桥，如图5所示，其设计方法为将两条导线相互缠绕在一起，然后将导线绕制到磁环上面，进一步将信号加载到电桥上面，通过合理设计，目前已有的定向电桥其频率范围可以覆盖几个GHz的频段。采用双绞线传输线磁环定向电桥的明显优势是频率低端性能较好，但是，要想提高频率高端性能，需要减少传输线的长度，进而需要降低磁环尺寸，而磁环的大小受制于工艺及成本的考虑，不可能大幅度减少，从而应用频段很难进一步提高。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥，以解决现有技术中采用双绞线传输线磁环定向电桥的应用频率很难进一步提高的问题。
本发明采用以下技术方案，一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，包括激励信号输入端口P1，激励信号输入端口P1连接在绕组b的一端，绕组b与绕组a组成双绞线绕制在磁环上，磁环上还绕制有绕组c，绕组a和绕组c靠近激励信号输入端口P1的一端相连并接地，绕组b和绕组c的另一端均连接在电阻R2和电阻R3之间，电阻R2的另一端与电阻R1连接，电阻R1与R2之间设置有隔离端口P2，电阻R1的另一端连接至测试端口P3，且绕组a的另一端连接在电阻R1与测试端口P3之间。
进一步地，激励信号输入端口P1、绕组a、绕组b、绕组c、磁环、电阻R1、电阻R2、电阻R3、隔离端口P2、测试端口P3均安装在板材正面。
进一步地，双绞线和绕组c绕制在磁环上的区域不重叠，且互不接触。
进一步地，双绞线和绕组c绕制在磁环上的圈数均为2。
进一步地，磁环的外径为3mm。
进一步地，电阻R1、R2、R3的阻值分别为200欧姆、50欧姆和12.5欧姆。
进一步地，板材的型号为罗杰斯4350，厚度为0.508毫米，且其反面覆铜接地
本发明的有益效果是：通过在采用双绞线传输线的磁环上在绕制一个绕组并且将此绕组与双绞线绕组组合起来，然后将信号加载到电桥上面，实现了对双绞线传输线的相位补偿，并通过合理的版图设计使电桥的平衡性在很宽的频段内保持一致，实现了在不降低器件指标的前提下，实现了小型化设计，非常有利于设备整体的小型化。
【附图说明】
图1为本发明一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置的电桥原理图；
图2为本发明一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置的正面设计版图；
图3为本发明电桥装置与传统的双绞线传输线磁环定向电桥的方向性对比测试图；
图4为现有技术中采用同轴传输线的定向电桥的原理图；
图5为传统的双绞线传输线磁环定向电桥的原理图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，包括激励信号输入端口P1，激励信号由此进入电桥，激励信号输入端口P1连接在绕组b的一端，即b1节点，绕组b与绕组a组成双绞线绕制在磁环上，磁环上还绕制有绕组c，
双绞线和绕组c绕制在磁环上，且分别占用磁环的一边的位置，绕制的区域不重叠，且互不接触，以保证传输线阻抗特性不受较大影响，且双绞线和绕组c绕制在磁环上的圈数均为2，磁环的外径为3mm，以保证该电桥装置在10MHz-8GHz的适用范围内的方向性。
绕组a和绕组c靠近激励信号输入端口P1的一端相连并接地，即a1节点与c1节点连接，绕组b和绕组c的另一端均连接在电阻R2和电阻R3之间，即b2节点与c2节点连接，其中R2为50欧姆电阻，R3为12.5欧姆电阻，以保证该电桥装置在10MHz-8GHz的适用范围内的方向性。
电阻R2的另一端与电阻R1连接，电阻R1与R2之间设置有隔离端口P2，R1为200欧姆电阻，电阻R1的另一端连接至测试端口P3，且绕组a的另一端a2连接在电阻R1与测试端口P3之间。
激励信号输入端口P1、绕组a、绕组b、绕组c、磁环、电阻R1、电阻R2、电阻R3、隔离端口P2、测试端口P3均安装在板材正面，板材的型号为罗杰斯4350，厚度为0.508毫米，且其反面覆铜接地，选用此型号的板材是为了保证该电桥装置在10MHz-8GHz的适用范围内的方向性。
在测试端口P3接入50欧姆标准负载的时候，由此隔离端口P2输出的信号称之为隔离度，隔离度通常远小于测试信号；将待测器件接到测试端口P3上时，其阻抗记为Zx。
在测试端口接入50欧姆标准负载的时候，电桥平衡，此时，R1/Zx＝R2/R3，该电桥的隔离度C＝20log(1/5)＝-13.98Db；
在测试端口开路的时候，信号全部从隔离端口反射回来，反射信号与输入信号的比值为插入损耗，该电桥装置的插入损耗IL＝20log(4/5)＝-1.94dB；
该电桥装置的方向性通过公式D＝I/(C*IL)，计算得出，其中，I为激励信号的功率。
此外，如图2所示，为本申请的适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置的正面设计版图，其采用了罗杰斯4350型号的板材，其厚度为0.508毫米，图中的P1、P2、P3、R1、R2、R3均图1对应，其中a1处接地，覆铜对磁环的两端进行了隔离，该板材的反面为全部覆铜接地。
该小型化电桥装置的目的是降低电桥的插入损耗同时并保持合理的隔离度，其性能可以与图4采用同轴传输线方式的定向电桥相比拟，且该小型化电桥装置其尺寸仅为2厘米长，1.5厘米宽，与采用同轴线方式的定向电桥相比尺寸大幅度降低，非常有利于矢量网络分析仪的设备小型化。
如图3所示，为本发明的电桥装置与图5中传统的双绞线传输线磁环定向电桥的方向性对比测试图，其中，磁环均采用了3mm的外径大小，双绞线都是绕制2圈，图中实线部分为本发明的电桥装置的方向性，虚线部分是传统的双绞线传输线磁环定向电桥的方向性，从测试结果可以看到本发明的电桥装置的方向性优于传统的双绞线传输线磁环定向电桥的方向性：本发明的定向电桥可用频段可以达到8GHz，方向性约为20dB；传统的双绞线传输线磁环定向电桥的方向性可用频段仅能达到4GHz左右，方向性约为20dB；该实际测试表明，本发明的电桥装置的频率范围及方向性指标比传统的双绞线传输线磁环定向电桥的频率范围及方向性指标大幅度提高。

Claims (6)

1.一种适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，包括激励信号输入端口P1，所述激励信号输入端口P1连接在绕组b的一端，所述绕组b与绕组a组成双绞线绕制在磁环上，所述磁环上还绕制有绕组c，所述绕组a和绕组c靠近所述激励信号输入端口P1的一端相连并接地，所述绕组b和绕组c的另一端均连接在电阻R2和电阻R3之间，所述电阻R2的另一端与电阻R1连接，所述电阻R1与R2之间设置有隔离端口P2，所述电阻R1的另一端连接至测试端口P3，且所述绕组a的另一端连接在电阻R1与测试端口P3之间；
所述双绞线和绕组c绕制在所述磁环上的区域不重叠，且互不接触。
2.如权利要求1所述的适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，所述激励信号输入端口P1、绕组a、绕组b、绕组c、磁环、电阻R1、电阻R2、电阻R3、隔离端口P2、测试端口P3均安装在板材正面。
3.如权利要求1所述的适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，所述双绞线和所述绕组c绕制在所述磁环上的圈数均为2。
4.如权利要求1-2任一所述的适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，所述磁环的外径为3mm。
5.如权利要求1-3任一所述的适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，所述电阻R1、R2、R3的阻值分别为200欧姆、50欧姆和12.5欧姆。
6.如权利要求1-3任一所述的适用于10MHz-8GHz的小型化电桥装置，其特征在于，所述板材的型号为罗杰斯4350，厚度为0.508毫米，且其反面覆铜接地。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101470147A (zh) * 2008-09-10 2009-07-01 深圳市安泰信电子有限公司 标量网络测试仪
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7309994B2 (en) * 2005-03-01 2007-12-18 Agilent Technologies, Inc. Integrated directional bridge

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101470147A (zh) * 2008-09-10 2009-07-01 深圳市安泰信电子有限公司 标量网络测试仪
CN204668440U (zh) * 2015-06-02 2015-09-23 中国电子科技集团公司第七研究所 集总参数正交电桥

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