CN111193088B - 分支线耦合器 - Google Patents

Abstract

一种分支线耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；第一弯折形传输线的两端分别电连接于第一端口与第二端口之间；第三弯折形传输线的两端分别电连接于第三端口与第四端口之间，第三长条形传输线的两端电连接于第一端口与第四端口之间，第四长条形传输线的两端电连接于所述第二端口与所述第三端口之间。弯折形传输线的设计缩小了耦合器的尺寸，且具有良好的性能。

Description

分支线耦合器

技术领域

本发明涉及一种耦合器，尤其涉及一种3dB分支线耦合器。

背景技术

众所周知，在许多微波电路中，通常使用定向耦合器来解决由分配功率引起的相关问题。随着移动通信技术和卫星通信技术的发展，为了便于携带和移动，通信设备的小型化则显得越来越重要。

分支线耦合器被广泛应用于微波集成电路以及单片集成电路中。传统的分支线耦合器，比如3dB分支线耦合器是由四段四分之一波长传输线组成。然而，传统的3dB分支线耦合器占用了较大的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)面积。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种分支线耦合器。

一种分支线耦合器，所述分支线耦合器包括：

第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，分别为所述分支线耦合器的输入端、直通端、耦合端及隔离端；

第一弯折形传输线、第二弯折形传输线及第一长条形传输线，所述第一弯折形传输线的第一端及第二端分别电连接于所述第一端口与所述第二端口，所述第二弯折形传输线的一端连接所述第一弯折形传输线的第一端，所述第一长条形传输线的一端连接所述第一弯折形传输线的第二端；

第三弯折形传输线、第四弯折形传输线及第二长条形传输线，所述第三弯折形传输线的第一端及第二端分别电连接于所述第四端口与所述第三端口，所述第四弯折形传输线的一端连接所述第三弯折形传输线的第一端，所述第二长条形传输线的一端连接所述第三弯折形传输线的第二端；

第三长条形传输线、第一分支传输线、第二分支传输线及第三分支传输线，所述第三长条形传输线的两端电连接于所述第一端口与所述第四端口之间，所述第一分支传输线、所述第二分支传输线及所述第三分支传输线均从所述第三长条形传输线上延伸而形成；及

第四长条形传输线、第四分支传输线、第五分支传输线及第六分支传输线，所述第四长条形传输线的两端电连接于所述第二端口与所述第三端口之间，所述第四分支传输线、所述第五分支传输线及所述第六分支传输线均从所述第四长条形传输线上延伸而形成。

进一步地，所述第三长条形传输线设有第一开槽,所述第四长条形传输线设有第二开槽，所述第三分支传输线收容于所述第一开槽内,所述第六分支传输线收容于所述第二开槽内，所述第一分支传输线及第二分支传输线分别位于所述第三分支传输线的两侧，所述第四分支传输线及第五分支传输线分别位于所述第六分支传输线的两侧。

进一步地，所述第一分支传输线包括第一连接段及第二连接段，所述第一连接段电连接于所述第一开槽的一侧，所述第二连接段垂直连接于所述第一连接段，组成“L”字型形状。

进一步地，所述第二分支传输线包括第三连接段及第四连接段，所述第三连接段电连接于所述第一开槽的另一侧，所述第四连接段垂直连接于所述第三连接段，组成“L”字型形状。

进一步地，所述第三分支传输线包括第一延伸段及第二延伸段，所述第一延伸段电连接于所述第一开槽的内侧，所述第二延伸段垂直连接于所述第一延伸段，组成“T”字型之倒转形状。

进一步地，所述第四分支传输线包括第五连接段及第六连接段，所述第五连接段电连接于所述第二开槽的一侧，所述第六连接段垂直连接于所述第五连接段，组成“L”字型形状。

进一步地，所述第五分支传输线包括第七连接段及第八连接段，所述第七连接段电连接于所述第二开槽的另一侧，所述第八连接段垂直连接于所述第七连接段，组成“L”字型之形状。

进一步地，所述第六分支传输线包括第三延伸段及第四延伸段，所述第三延伸段电连接于所述第二开槽的内侧，所述第四延伸段垂直连接于所述第三延伸段，组成“T”字型之倒转形状。

进一步地，所述分支线耦合器还包括：

第一连接部、第二连接部、第三连接部及第四连接部，分别用于电连接所述第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；

所述第一连接部用于电连接所述第一端口、第一弯折形传输线及第三长条形传输线；

所述第二连接部用于电连接所述第二端口、第一弯折形传输线及第四长条形传输线；

所述第三连接部用于电连接所述第三端口、第三弯折形传输线及第四长条形传输线；

所述第四连接部用于电连接所述第四端口、第三弯折形传输线及第三长条形传输线。

进一步地，所述第一连接部、第二连接部、第三连接部及第四连接部为传输线。

进一步地，所述分支线耦合器关于两边之中心线分别对称。

相对于先前技术，本发明的有益效果是明显的，本发明设计的分支线耦合器，其性能较好且占用面积较小，非常适合应用于移动通信的产品中。

附图说明

图1为本发明分支线耦合器结构示意图。

图2为本发明分支线耦合器的S参数仿真曲线图。

图3为本发明分支线耦合器两输出端口隔离度S参数仿真曲线图。

图4为本发明分支线耦合器两输出端口输出相位差异图。

图5为本发明分支线耦合器两输出端输出幅值差异图。

图6为传统分支线耦合器的S参数仿真曲线图。

主要元件符号说明

分支线耦合器 100

第一端口 P1

第二端口 P2

第三端口 P3

第四端口 P4

弯折形传输线 T1-T4

长条形传输线 T5-T8

分支传输线 A1-A6

连接段 A11、A12、A21、A22、A41、A42、A51、A52

延伸段 A31、A32、A61、A62

连接部 J1、J2、J3、J4

开槽 S1、S2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图及实施方式，对本发明中的分支线耦合器作进一步详细描述及相关说明。

请参考图1，本发明较佳实施方式提供一种分支线耦合器100，所述分支线耦合器100关于X轴对称。

所述分支线耦合器100包括第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3、第四端口P4、弯折形传输线T1-T4、长条形传输线T5-T8以及分支传输线A1-A6。

所述第一端口P1为输入端口，用于输入电磁波信号。所述第二端口P2为直通端，用于输出直通电磁波信号。所述第三端口P3为耦合端，用于输出耦合电磁波信号。所述第四端口P4为隔离端。需要说明的是，此处各个端口的设置并不用于限制本发明。

所述弯折形传输线T1的第一端及第二端分别电连接于所述第一端口P1与所述第二端口P2。所述弯折形传输线T2的一端连接所述弯折形传输线T1的第一端。所述长条形传输线T5的一端连接所述弯折形传输线T1的第二端。

所述弯折形传输线T3的第一端及第二端分别电连接于所述第三端口P3与所述第四端口P4。所述弯折形传输线T4的一端电连接所述弯折形传输线T3的第一端。所述长条形传输线T6的一端连接所述弯折形传输线T3的第二端。

进一步地，所述弯折形传输线T2与所述所述长条形传输线T5平行设置，所述弯折形传输线T4与所述长条形传输线T6平行设置。

所述分支传输线A1、所述分支传输线A2及所述分支传输线A3均从所述长条形传输线T7上延伸而形成。

所述分支传输线A4、所述分支传输线A5及所述分支传输线A6均从所述长条形传输线上延伸而形成。

所述长条形传输线T7的两端电连接于所述第一端口P1与所述第四端口P4之间，所述长条形传输线T7设有开槽S1，所述分支传输线A3收容于所述开槽S1内，所述分支传输线A1及分支传输线A2分别位于所述分支传输线A3的两侧。

所述长条形传输线T8的两端电连接于所述第二端口P2与所述第三端口P3之间，所述长条形传输线T8设有开槽S2，所述分支传输线A6收容于所述开槽S2内，所述分支传输线A4及分支传输线A5分别位于所述分支传输线A6的两侧。

在一较佳实施方式中，所述分支传输线A1及所述分支传输线A2为“L”字型结构，所述分支传输线A3为“T”字型之倒转结构。

举例而言，所述分支传输线A1可包括连接段A11及连接段A12，所述分支传输线A2可包括连接段A21及连接段A22，所述分支传输线A3可包括延伸段A31及延伸段A32。

所述连接段A11电连接于所述开槽S1的一侧，所述连接段A12垂直连接于所述连接段A11以组成“L”字型结构。所述连接段A21电连接于所述开槽S1的另一侧，所述连接段A22垂直连接于所述连接段A21以组成“L”字型形状。所述延伸段A31电连接于所述第一开槽S1的内侧，所述延伸段A32垂直连接于所述延伸段A31以组成“T”字型之倒转形状。

通过将分支传输线A1及分支传输线A2均设置成“L”字形结构以及分支传输线A3设置成“T”字型之倒转结构，如此可以减小耦合器的面积。

进一步地，所述分支传输线A4及所述分支传输线A5为“L”字型结构，所述分支传输线A6为“T”字型之倒转结构。

举例而言，所述分支传输线A4可包括连接段A41及连接段A42，所述分支传输线A5可包括连接段A51及连接段A52，所述分支传输线A6可包括延伸段A61及延伸段A62。

所述连接段A41电连接于所述开槽S2的一侧，所述连接段A42垂直连接于所述连接段A41以组成“L”字型结构。所述连接段A51电连接于所述开槽S2的另一侧，所述连接段A52垂直连接于所述连接段A51以组成“L”字型形状。所述延伸段A61电连接于所述开槽S2的内侧，所述延伸段A62垂直连接于所述延伸段A61以组成“T”字型之倒转形状。

通过将分支传输线A4及分支传输线A5均设置成“L”字型结构以及分支传输线A6设置成“T”字型之倒转结构，如此可以减小耦合器的面积。

在一较佳实施方式中，所述分支线耦合器100还可进一步包括连接部J1、连接部J2、连接部J3及连接部J4，分别用于电连接所述第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3及第四端口P4。所述连接部J1、连接部J2、连接部J3及连接部J4均为传输线。

举例而言，所述弯折形传输线T1通过所述连接部J1与所述第一端口P1电性连接，所述长条形传输线T7通过所述连接部J1与所述第一端口P1电性连接。所述弯折形传输线T1通过所述连接部J2与所述第二端口P2电性连接，所述长条形传输线T8通过所述连接部J2与所述第二端口P2电性连接。所述弯折形传输线T3通过所述连接部J3与所述第三端口P3电性连接，所述长条形传输线T8通过所述连接部J3与所述第三端口P3电性连接。所述弯折形传输线T3通过所述连接部J4与所述第四端口P4电性连接，所述长条形传输线T7通过所述连接部J4与所述第四端口P4电性连接。

进一步地，上述传输线可为微带线，也可为其他传输线。

在一较佳实施方式中，所述分支线耦合器100的长度L为4.24毫米(mm)，宽度H为6.9毫米(mm)。需要说明的是，此处所述分支线耦合器100的大小是根据所使用之分支线耦合器100之频率所决定，并不以此限定本发明，本领域技术人员可以根据具体情况选择不同大小的分支线耦合器以适应不同频率的要求。

请参考图2，图2为本发明分支线耦合器100之S参数仿真曲线图。由图2可知，本发明分支线耦合器100之S11衰减大于10dB的频段大概为4.6Ghz-6.6Ghz，对应中心频率为5.6Ghz。S12，S13在所述频段具有3dB功率损耗。第二端口、第三端口及第四端口的参数S22，S33，S44与第一端口的参数S11相似，附图未列出。

请参阅图3，图3为本发明分支线耦合器第二端口P2与第三端口P3隔离度S参数仿真图，从图3中可以看出，本发明分支线耦合器两输出端口在4.6Ghz-6.6Ghz频段具有较好的隔离度。

请参阅图4，图4中曲线C1为本发明分支线耦合器第二端口P2与第三端口P3输出相位差异图。由图4可知，本发明分支线耦合器第二端口P2与第三端口P3在频段4.9Ghz-6.2Ghz具有较小的输出相位差异，具体而言，第二端口P2与第三端口P3输出相位差小于10°。

请参阅图5，图5中曲线C2为本发明分支线耦合器第二端口P2与第三端口P3输出幅值差异图。由图5可知，本发明分支线耦合器第二端口P2与第三端口P3在频段4.9Ghz-6.2Ghz具有较小的幅值输出差异，具体而言，第二端口P2与第三端口P3输出幅值差小于2dB。

图6为传统分支线耦合器之S参数仿真曲线图，如图6所示，传统分支线耦合器的参数S11在衰减大于10dB时频宽为4.6Ghz-6.6Ghz，对应中心频率为5.6Ghz。S12，S13在所述频段具有3dB功率损耗。

对比图2与图6可知，本发明分支线耦合器100与传统分支线耦合器实现效果近似。

本发明分支线耦合器100中的弯折形传输线之结构设计相较于传统分支线耦合器中的直线形传输线之结构设计,可缩小耦合器的尺寸,并且实现效果近似，另外，本发明分支线耦合器在频段4.6Ghz-6.6Ghz具有较好的性能，S11衰减大于10dB，且两输出端口输出幅值与相位差异均较小。在克服了现有技术占用PCB面积较大的缺点后，又具有较好的特性，非常适合应用于移动通信产品中。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。并且，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种分支线耦合器，其特征在于，所述分支线耦合器包括：

第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，分别为所述分支线耦合器的输入端、直通端、耦合端及隔离端；

第一弯折形传输线、第二弯折形传输线及第一长条形传输线，所述第一弯折形传输线的第一端及第二端分别电连接于所述第一端口与所述第二端口，所述第二弯折形传输线的一端连接所述第一弯折形传输线的第一端，所述第一长条形传输线的一端连接所述第一弯折形传输线的第二端；

第三弯折形传输线、第四弯折形传输线及第二长条形传输线，所述第三弯折形传输线的第一端及第二端分别电连接于所述第四端口与所述第三端口，所述第四弯折形传输线的一端连接所述第三弯折形传输线的第一端，所述第二长条形传输线的一端连接所述第三弯折形传输线的第二端；

第三长条形传输线、第一分支传输线、第二分支传输线及第三分支传输线，所述第三长条形传输线的两端电连接于所述第一端口与所述第四端口之间，所述第一分支传输线、所述第二分支传输线及所述第三分支传输线均从所述第三长条形传输线上延伸而形成，所述第三长条形传输线设有第一开槽，所述第三分支传输线收容于所述第一开槽内，所述第一分支传输线及第二分支传输线分别位于所述第三分支传输线的两侧，所述第一分支传输线包括第一连接段及第二连接段，所述第一连接段电连接于所述第一开槽的一侧，所述第二连接段垂直连接于所述第一连接段，组成“L”字型形状，所述第二分支传输线包括第三连接段及第四连接段，所述第三连接段电连接于所述第一开槽的另一侧，所述第四连接段垂直连接于所述第三连接段，组成“L”字型形状，所述第三分支传输线包括第一延伸段及第二延伸段，所述第一延伸段电连接于所述第一开槽的内侧，所述第二延伸段垂直连接于所述第一延伸段，组成“T”字型之倒转形状；及

第四长条形传输线、第四分支传输线、第五分支传输线及第六分支传输线，所述第四长条形传输线的两端电连接于所述第二端口与所述第三端口之间，所述第四分支传输线、所述第五分支传输线及所述第六分支传输线均从所述第四长条形传输线上延伸而形成，所述第四长条形传输线设有第二开槽，所述第六分支传输线收容于所述第二开槽内，所述第四分支传输线及第五分支传输线分别位于所述第六分支传输线的两侧。

2.如权利要求1所述的分支线耦合器，其特征在于，所述第四分支传输线包括第五连接段及第六连接段，所述第五连接段电连接于所述第二开槽的一侧，所述第六连接段垂直连接于所述第五连接段，组成“L”字型形状。

3.如权利要求2所述的分支线耦合器，其特征在于，所述第五分支传输线包括第七连接段及第八连接段，所述第七连接段电连接于所述第二开槽的另一侧，所述第八连接段垂直连接于所述第七连接段，组成“L”字型之形状。

4.如权利要求3所述的分支线耦合器，其特征在于，所述第六分支传输线包括第三延伸段及第四延伸段，所述第三延伸段电连接于所述第二开槽的内侧，所述第四延伸段垂直连接于所述第三延伸段，组成“T”字型之倒转形状。

5.如权利要求1所述的分支线耦合器，其特征在于，所述分支线耦合器还包括：

第一连接部、第二连接部、第三连接部及第四连接部，分别用于电连接所述第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；

所述第一连接部用于电连接所述第一端口、第一弯折形传输线及第三长条形传输线；

所述第二连接部用于电连接所述第二端口、第一弯折形传输线及第四长条形传输线；

所述第三连接部用于电连接所述第三端口、第三弯折形传输线及第四长条形传输线；

所述第四连接部用于电连接所述第四端口、第三弯折形传输线及第三长条形传输线。

6.如权利要求5所述的分支线耦合器，其特征在于，所述第一连接部、第二连接部、第三连接部及第四连接部为传输线。

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