CN112510338A - 微小型超宽频单定向耦合器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微小型超宽频单定向耦合器装置，包括主传输线、副传输线、耦合部分网络、增频网络、隔离电阻器，所述的主传输线和副传输线构成耦合微带线；所述的耦合部分网络的一端与副传输线相连，另一端为单定向耦合器的耦合口；隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地；增频网络包括四端口，其中两端分别接主传输线，另一端接副传输线，最后一端接耦合微带线。采用了本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置，不需采用多级级联，即可实现宽频带使用。本发明生产工艺简单、成本比较低，采用耦合微带线、耦合部分网络及增频网络实现，很大幅度缩小耦合器的尺寸，同时耦合器采用PCB布板印刷电路器件采用贴装，生产工艺简单，成本比较低。
Description
技术领域
本发明涉及通讯装置领域，尤其涉及射频系统领域，具体是指一种微小型超宽频单定向耦合器装置。
背景技术
随着通讯技术的迅猛发展，通信装置的性能、功能等方面的要求也越来越高。耦合器作为监测器件，用来测量器发射端的发射功率及监视其频谱、频率等数据，还可以测量驻波比，具有很重要的功能。
单定向耦合器是射频系统中广泛应用的一种射频器件，它的本质是将射频信号按照一定比例进行功率分配，将主传输线中传输的射频信号耦合出一部分用于功率检测。单定向耦合器为三端口网络：第一端口为输入端口；第二端口为直通端口；第三端口为耦合端口(相对于第二端口为隔离端口)；第一端口与第二端口之间的传输线为主传输线；第一端口与第三端口之间的传输线为副传输线(即耦合线)。
单定向耦合器的技术指标主要有回波损耗、耦合度、工作带宽、插入损耗、耦合度和方向性。现有的单定向耦合器采用λ/4传输线耦合器的方式，必须采用多阶级联才能实现宽频带使用，在UHF/SHF频段使用时，工作波长较长，加上阶数多插损与结构比较大，频带不够宽等缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足精确度高、结构简单、适用范围较为广泛的微小型超宽频单定向耦合器装置。
为了实现上述目的，本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置如下：
该微小型超宽频单定向耦合器装置，其主要特点是，所述的装置包括主传输线、副传输线、耦合部分网络、增频网络、隔离电阻器，所述的主传输线和副传输线构成耦合微带线；
所述的耦合部分网络的一端与副传输线相连，另一端为单定向耦合器的耦合口；隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地；增频网络包括四端口，其中两端分别接主传输线，另一端接副传输线，最后一端接耦合微带线。
较佳地，所述的装置还包括第一电容器，与主传输线端口相连。
较佳地，所述的耦合部分网络包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器和第二电容器，所述的第一电阻器接在副传输线和第二电容器之间，第二电容器的另一端与第三电阻器相连，第三电阻器的另一端接耦合口，第四电阻器和第五电阻器分别接在第三电阻器的两端，第四电阻器和第五电阻器的另一端均接地。
较佳地，所述的增频网络包含射频同轴线和镍锌铁氧体磁环，所述的镍锌铁氧体磁环套在射频同轴线上。频率均衡网络有四个端口，其中同轴线两端分别连接在主传输线上，另一个端口连接隔离电阻器，最后一个端口接地。
较佳地，所述的隔离电阻器包括第六电阻器、第七电阻器和第八电阻器，所述的第六电阻器、第七电阻器和第八电阻器并联连接。
采用了本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置，不需采用多级级联，即可实现宽频带使用。本发明微小型超宽频带单定向耦合器尺寸小、生产工艺简单、成本比较低，采用耦合微带线、耦合部分网络及增频网络实现，很大幅度缩小耦合器的尺寸，同时耦合器采用PCB布板印刷电路器件采用贴装，生产工艺简单，成本比较低。
附图说明
图1为本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置的原理示意图。
图2为本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置的平坦度波形示意图。
图3为本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置的耦合度波形示意图。
图4为本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置的方向性波形示意图。
图5为本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置的驻波比波形示意图。
图6为本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置的单定向耦合器结构尺寸示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该微小型超宽频单定向耦合器装置，其中包括主传输线、副传输线、耦合部分网络、增频网络、隔离电阻器，所述的主传输线和副传输线构成耦合微带线；
所述的耦合部分网络的一端与副传输线相连，另一端为单定向耦合器的耦合口；隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地；增频网络包括四端口，其中两端分别接主传输线，另一端接副传输线，最后一端接耦合微带线。
作为本发明的优选实施方式，所述的装置还包括第一电容器C1，与主传输线端口相连，用于通高频以及隔直流保护端口。
作为本发明的优选实施方式，所述的耦合部分网络包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5和第二电容器C2，所述的第一电阻器R1接在副传输线和第二电容器C2之间，第二电容器C2的另一端与第三电阻器R3相连，第三电阻器R3的另一端接耦合口，第四电阻器R4和第五电阻器R5分别接在第三电阻器R3的两端，第四电阻器R4和第五电阻器R5的另一端均接地。
作为本发明的优选实施方式，所述的增频网络包含射频同轴线和镍锌铁氧体磁环，所述的镍锌铁氧体磁环套在射频同轴线上。频率均衡网络有四个端口，其中同轴线两端分别连接在主传输线上，另一个端口连接隔离电阻器，最后一个端口接地。
作为本发明的优选实施方式，所述的隔离电阻器包括第六电阻器R6、第七电阻器R7和第八电阻器R8，所述的第六电阻器R6、第七电阻器R7和第八电阻器R8并联连接。
本发明的具体实施方式中，包括：主传输线、副传输线、耦合部分网络、增频网络、隔离电阻器、主传输线与副传输线构成耦合微带线。其中耦合部分网络的一端与副传输线的一端相连，另一端为单定向耦合器的耦合口。隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地。增频网络有四端，两端分别接主传输线，另一端接副传输线，最后一端接耦合微带线，如附图1。
主传输线端口处加上一个电容器C1，是通高频的电容，用于隔直流保护端口。
耦合部分网络包含电阻器R1、R2、R3、R4；电容器C2。其中R1一端接副传输线另一端接C2，C2另一端接R2、R3并联处，R3另一端接地，R2与R4并联的一端接耦合口，R4另一端接地。
增频网络T1包含1.2mm宽的射频同轴线，镍锌铁氧体磁环3个(镍锌铁氧体磁环套在射频同轴线上)。频率均衡网络有四个端口，其中同轴线两端分别连接在主传输线上，另一个端口连接隔离电阻器，最后一个端口接地。
电阻隔离器包含电阻器R5、R6、R7。其中R5、R6、R7三个电阻器并联。
其具体工作过程如下所示：
如图1，电容器：C1、C2取值1uF；电阻器：R1取值255Ω，R2取值50Ω，R3取值18Ω，R4、R5取值300Ω，R6、R7取值27Ω，R8取值30Ω。在1MHz-9GHz工作频段范围内，单定向耦合器插入损耗为1.5dB，平坦度≤1.2dB；如图2，耦合度为19dB，平坦度≤2dB；如图3，方向性D≥24dB；如图4，驻波比SWR≤1.2；如图5，单定向耦合器的整体结构仅为：31mm×11mm×6mm；如图6。综上可知在1MHz-9GHz的超宽频带中，所有测试指标都满足应用范围。尺寸中，长度仅有31mm，宽度11mm，制作工艺简单、成本低的微小型单定向耦合器。
请参阅图1所示：信号从Port1输入向Port2传输的方向为正向传输，从Port2输入向Port1传输的方向为反向传输。对于单定向耦合器而言，Port1为输入端口，Port2为直通端口，Port3为耦合端口，在T1得磁环附近贴上微波吸收材料，可提高方向性的数值。
单定向耦合器的正向传输是在Port1端口加入大功率射频源，Port2端口接上射频天线。当大功率射频源发出射频信号，从Port1端口输入沿着主传输线向着Port2传输时，副传输线耦合出一部分信号到耦合部分网络，通过调节R3、R4、R5组成的∏型衰减网络，使之得到想要耦合出来的耦合信号。∏型衰减网络也可用于调节耦合口Port3的阻抗匹配。
而在一些实际使用中也需要单定向耦合器的反向传输。例如；矢量网络分析仪就是需要用到单定向耦合器的反向传输。它是通过在Port2端口输入射频源，Port1接上被测件，当射频源发射出射频信号，从Port2端口输入沿着主传输线向着Port1传输时，这时候的副传输线、耦合部分网络就构成了隔离信号的作用，耦合端口变成隔离端口。而主传输线的信号都通过被测件，然后会反射出信号通过Port1端口，这时反射信号就相当于单定向耦合器的正向传输了，耦合端口就成了反射耦合端口，这样矢量网络分析仪就可以通过反射耦合信号测出被测件的指标了。
采用了本发明的微小型超宽频单定向耦合器装置，不需采用多级级联，即可实现宽频带使用。本发明微小型超宽频带单定向耦合器尺寸小、生产工艺简单、成本比较低，采用耦合微带线、耦合部分网络及增频网络实现，很大幅度缩小耦合器的尺寸，同时耦合器采用PCB布板印刷电路器件采用贴装，生产工艺简单，成本比较低。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (5)
1.一种微小型超宽频单定向耦合器装置，其特征在于，所述的装置包括主传输线、副传输线、耦合部分网络、增频网络、隔离电阻器，所述的主传输线和副传输线构成耦合微带线；
所述的耦合部分网络的一端与副传输线相连，另一端为单定向耦合器的耦合口；隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地；增频网络包括四端口，其中两端分别接主传输线，另一端接副传输线，最后一端接耦合微带线。
2.根据权利要求1所述的微小型超宽频单定向耦合器装置，其特征在于，所述的装置还包括第一电容器(C1)，与主传输线端口相连，用于通高频以及隔直流保护端口。
3.根据权利要求1所述的微小型超宽频单定向耦合器装置，其特征在于，所述的耦合部分网络包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)、第三电阻器(R3)、第四电阻器(R4)、第五电阻器(R5)和第二电容器(C2)，所述的第一电阻器(R1)接在副传输线和第二电容器(C2)之间，第二电容器(C2)的另一端与第三电阻器(R3)相连，第三电阻器(R3)的另一端接耦合口，第四电阻器(R4)和第五电阻器(R5)分别接在第三电阻器(R3)的两端，第四电阻器(R4)和第五电阻器(R5)的另一端均接地。
4.根据权利要求1所述的微小型超宽频单定向耦合器装置，其特征在于，所述的增频网络包含射频同轴线和镍锌铁氧体磁环，所述的镍锌铁氧体磁环套在射频同轴线上。频率均衡网络有四个端口，其中同轴线两端分别连接在主传输线上，另一个端口连接隔离电阻器，最后一个端口接地。
5.根据权利要求1所述的微小型超宽频单定向耦合器装置，其特征在于，所述的隔离电阻器包括第六电阻器(R6)、第七电阻器(R7)和第八电阻器(R8)，所述的第六电阻器(R6)、第七电阻器(R7)和第八电阻器(R8)并联连接。
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