CN113258243B - 一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环 - Google Patents

Abstract

一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环，包括枝节加载传输线、终端短路平行耦合线、连接线、开路线、终端并联电路和输入/输出传输线，本发明提供的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环，具有振幅平衡度和相位差平衡度良好、通带宽、尺寸小、易加工、低成本的特点，适于广泛推广。

Description

一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环

技术领域

本发明涉及一种小型化混合环领域，尤其涉及一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，微带线、槽线和共面波导等射频与微波集成电路结构的优化设计逐渐成为了研究热点，其中高性能、低成本和小型化的微波无源器件的设计是具有实用性和必要性的技术发展趋势。混合环耦合器，简称混合环，可将输入的微波信号进行同相或反相输出，也可以对两路信号进行相加或相减。其功能的灵活性使得混合环被应用于多种微波电路，例如移相器、混频器和天馈系统等。传统的混合环由三条1/4波长均匀传输线和一条3/4波长均匀传输线组成，有着较大的电路尺寸。经典的小型化设计方法是将3/4波长传输线替换为1/4波长耦合线，如何在避免电路结构复杂化的条件下实现紧耦合是该方法需要考虑的问题之一。同时，1/4波长耦合线仍可采用适当方法进行进一步的小型化设计。

曹媛等将TRD耦合线结构引入混合环的设计，相对面积为0.2，相位不平衡度为180°±10°；吴永乐等使用短路多线耦合支节，取得较好的宽带特性，相位不平衡度为180°±8.45°；Lin Li等引入缺陷地结构，相对面积为0.29，相位不平衡度为180°±10°。现有技术虽然实现了小型化或宽带设计，但是其输出相位的平衡度较差，无法满足天馈系统中对多输入相位在较宽频带内具有良好平衡度的设计要求。为此，需要提出一款具有平衡输出幅度、稳定输出相位、带宽小、体积小的混合环。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环，其特征在于包括：三个结构相同的枝节加载传输线、终端短路平行耦合线、连接线、开路线、终端并联电路和输入/输出传输线；

每个枝节加载传输线均包括第一段T型传输线、第二段T型传输线和第三段T型传输线；所述第二段T型传输线包括第一传输线、第一开路线和第二传输线；所述第一段T型传输线、第三段T型传输线与第二段T型传输线结构相同；所述终端短路平行耦合线包括第一耦合线和第二耦合线；所述连接线包括第一连接线和第二连接线；所述开路线包括第二开路线和第三开路线；所述终端并联电路包括第一段并联电路、第二段并联电路，第三段并联电路和第四段并联电路；所述第一段并联电路和第二段并联电路结构相同；所述第三段并联电路和第四段并联电路结构相同；所述第一段并联电路/第二段并联电路包括第三传输线、第一电感和第一电容；所述第三段并联电路/第四段并联电路包括第四传输线、第二电感和第二电容；所述输入/输出传输线包括第五传输线、第六传输线、第七传输线和第八传输线；

所述第一传输线与第二传输线一端连接，第一开路线与第一传输线和第二传输线一端连接；所述第一连接线与第一耦合线一端连接，第二开路线位于第一连接线和第一耦合线中间；所述第二连接线与第二耦合线一端连接，第三开路线位于第二连接线与和第二耦合线中间；所述第一段并联电路与第一段T型传输线一端连接，第二段并联电路与第三段T型传输线一端连接，第三段并联电路与第二连接线一端连接，第四段并联电路与第一连接线另一端连接；所述第一电感和第一电容并联，第一电感和第一电容位于第三段传输线和接地端中间，第二电感和第二电容并联，第二电感和第二电容位于第四段传输线和接地端中间；所述第五传输线与第一段T型传输线一端连接，第六传输线与第三段T型传输线一端连接，第七传输线与第二连接线一端连接，第八传输线与第一连接线另一端连接。

进一步的，所述第一传输线与第二传输线电长度和特性阻抗相同；所述第一连接线和第二连接线电长度和特性阻抗相同，第二开路线和第三开路线电长度和特性阻抗相同；第三段传输线和第四段传输线电长度相同，第三段传输线的特性阻抗是第四段传输线特性阻抗的一半；第一电感的电感值是第二电感电感值的一半，第一电容的电容值是第二电容电容值的两倍；第五传输线、第六传输线、第七传输线和第八传输线的电长度和特性阻抗相同。

同样的目的，本发明还包括一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、得到第一段并联电路或第二段并联电路与枝节加载传输线和级联后的第三ABCD矩阵；

步骤2、得到终端短路平行耦合线、连接线和开路线级联后的第七ABCD矩阵；

步骤3、结合第三ABCD矩阵和第七ABCD矩阵，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ；

步骤4、根据表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ的等式关系可计算得到电路的未知参量。

进一步的，步骤1得到第一段并联电路或第二段并联电路与枝节加载传输线和级联后的第三ABCD矩阵具体步骤为：

步骤1.1，对第一段并联电路或第二段并联电路的电路参数进行分析，得到第一ABCD矩阵，得到第一ABCD矩阵的公式为：

其中ω(f)＝2πf，是中心频率f对应的角速度；

步骤1.2，对枝节加载传输线的电路参数进行分析，得到第二ABCD矩阵，得到第二ABCD矩阵的公式为：

步骤1.3：将第一ABCD矩阵与第二ABCD矩阵相乘得到第一段并联电路或第二段并联电路，枝节加载传输线级联后的第三ABCD矩阵，得到第三ABCD矩阵的公式为：

其中

其中第四传输线的电长度为θ_o1，第四传输线的特性阻抗为Z_o，第二电感的电感值为L，第二电容的电容值为C，第一传输线的电长度为θ₁，第一传输线的特性阻抗为Z₁，第一开路线的电长度为θ₂，第一开路线的特性阻抗为Z₂，ω是频率对应的角频率，j是虚数单位，[A]₁代表第一段并联电路或第二段并联电路的ABCD矩阵；[A]₂代表枝节加载传输线的ABCD矩阵；A₂，B₂，C₂，D₂为矩阵[A]₂中的参量；[A]_T代表第一段并联电路、枝节加载传输线和第二段并联电路级联后的ABCD矩阵；A_T，B_T，C_T，D_T为矩阵[A]_T中的参量。

进一步的，步骤2得到终端短路平行耦合线、连接线和开路线级联后的第七ABCD矩阵具体步骤为：

步骤2.1，对第一连接线和第二开路线级联的电路参数进行分析，得到级联后的第四ABCD矩阵，得到第四ABCD矩阵的公式为：

步骤2.2，对第三开路线和第二连接线级联的电路参数进行分析，得到第三开路线和第二连接线级联的第五ABCD矩阵，得到第五ABCD矩阵的公式为：

其中

步骤2.3，分析终端短路平行耦合线的电路参数，得到终端短路平行耦合线的第六ABCD矩阵，得到第六ABCD矩阵的公式为：

步骤2.4：第四ABCD矩阵、第五ABCD矩阵和第六ABCD矩阵相乘，得到终端短路平行耦合线、连接线和开路线级联后的第七ABCD矩阵，得到第七ABCD矩阵的公式为：

其中

其中，终端短路平行耦合线的奇模特性阻抗为Z_0o，偶模特性阻抗为Z_0e，奇模等效电长度为θ_o和偶模等效电长度为θ_e，第一连接线的电长度为θ₃，第一连接线的特性阻抗为Z₃，第二开路线的电长度为θ₄，第二开路线的特性阻抗为Z₄，[A]₃代表第一连接线和第二开路线级联后的ABCD矩阵；A₃，B₃，C₃，D₃为矩阵[A]₃中的参量；[A]₄代表第三开路线和第二连接线级联的ABCD矩阵；D₃，B₃，C₃，A₃为矩阵[A]₄中的参量；[A]₅代表终端短路平行耦合线的ABCD矩阵；A₅，B₅，C₅，D₅为矩阵[A]₅中的参量；[A]_C代表终端短路平行耦合线、连接线和开路线级联后的ABCD矩阵；A_C，B_C，C_C，D_C为矩阵[A]_C中的参量。

进一步的，步骤3，根据第三ABCD矩阵和第七ABCD矩阵，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ的公式为：

其中，S₁₁为第一段并联电路、枝节加载传输线和第二段并联电路级联后的总电路的输入端口匹配参数，θ₂₁为第一段并联电路、枝节加载传输线和第二段并联电路级联后的总电路的输出相位，S₃₃为终端短路平行耦合线、连接线和开路线级联后的总电路的输入端口匹配参数，θ₄₃为终端短路平行耦合线、连接线和开路线级联后的总电路的输出相位。

进一步的，步骤4中根据等式关系:S₁₁＝S₃₃＝0,θ₂₁＝-90°,θ₄₃＝-270°,θ₂₁-θ₄₃＝180°得到电路的未知参量。

本发明可以实现宽频带，输出幅度平衡和输出相位平坦，此外还具有结构简单、体积小等优点。具体的，在枝节加载传输线两端引入终端并联电路可对输出相位的平坦度进行调节，并实现在工作频带内输出相位差基本保持恒定的功能。同时，采用级联多节T型传输线替换1/4波长传输线可进一步减小混合环的电路尺寸。总而言之，由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环便于加工，改进后的混合环可在天馈系统等射频电路中得到很好的应用，有利于在低成本多应用无线通信系统中得到广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的结构图；

图2是本发明所述第一段并联电路、枝节加载传输线和第二段并联电路级联后的结构图；

图3是本发明所述终端短路平行耦合线、连接线和开路线级联后的结构图；

图4是本发明所述具有平稳输出相位的宽带小型化混合环1端口输入时S参数曲线图；

图5是本发明所述具有平稳输出相位的宽带小型化混合环3端口输入时S参数曲线图；

图6是本发明所述具有平稳输出相位的宽带小型化混合环端口输出振幅不平衡度AP曲线图；

图7是本发明所述具有平稳输出相位的宽带小型化混合环输出端口相位差PD曲线图。

图中：1、枝节加载传输线，11、第一段T型传输线，12、第二段T型传输线，13、第三段T型传输线，121、第一传输线，122、第一开路线，123、第二传输线，2、终端短路平行耦合线，21、第一耦合线，22、第二耦合线，31、第一连接线，32、第二连接线，41、第二开路线，42、第三开路线，51、第一段并联电路，52、第二段并联电路，53、第三段并联电路，54、第四段并联电路，511、第三传输线，512、第一电感，513、第一电容，531、第四传输线，532、第二电感，533、第二电容，61、第五传输线，62、第六传输线，63、第七传输线，64、第八传输线。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明进一步详细描述。应该理解，这些描述只是示例性的，并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明的概念。

图1为本发明具有平稳输出相位的宽带小型化混合环结构示意图，本实例1提供一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环可以包括；三个结构相同的枝节加载传输线1、终端短路平行耦合线2、连接线3、开路线4、终端并联电路5和输入/输出传输线6；

每个枝节加载传输线1均包括第一段T型传输线11、第二段T型传输线12和第三段T型传输线13；所述第二段T型传输线12包括第一传输线121、第一开路线122和第二传输线123；所述第一段T型传输线11、第三段T型传输线13与第二段T型传输线12结构相同；所述终端短路平行耦合线2包括第一耦合线21和第二耦合线22；所述连接线3包括第一连接线31和第二连接线32；所述开路线4包括第二开路线41和第三开路线42；所述终端并联电路5包括第一段并联电路51、第二段并联电路52，第三段并联电路53和第四段并联电路54；所述第一段并联电路51和第二段并联电路52结构相同；所述第三段并联电路53和第四段并联电路54结构相同；所述第一段并联电路51/第二段并联电路52包括第三传输线511、第一电感512和第一电容513；所述第三段并联电路53/第四段并联电路54包括第四传输线531、第二电感532和第二电容533；所述输入/输出传输线6包括第五传输线61、第六传输线62、第七传输线63和第八传输线64，第五传输线61、第六传输线62、第七传输线63和第八传输线64均为50欧姆传输线；

所述第一传输线121与第二传输线123一端连接，第一开路线122与第一传输线121和第二传输线123一端连接；所述第一连接线31与第一耦合线21一端连接，第二开路线41位于第一连接线31和第一耦合线21中间；所述第二连接线32与第二耦合线22一端连接，第三开路线42位于第二连接线32与和第二耦合线22中间；所述第一段并联电路51与第一段T型传输线11一端连接，第二段并联电路52与第三段T型传输线13一端连接，第三段并联电路53与第二连接线32一端连接，第四段并联电路54与第一连接线31另一端连接；所述第一电感512和第一电容513并联，第一电感512和第一电容513位于第三段传输线511和接地端中间，第二电感532和第二电容533并联，第二电感532和第二电容533位于第四段传输线531和接地端中间；所述第五传输线61与第一段T型传输线11以端连接，第六传输线62与第三段T型传输线13以端连接，第七传输线63与第二连接线32以端连接，第八传输线64与第一连接线31另一端连接。

在具体实施例1中，所述一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的优选方案是：所述第一传输线121与第二传输线123电长度和特性阻抗相同；所述第一连接线31和第二连接线32电长度和特性阻抗相同，第二开路线41和第三开路线42电长度和特性阻抗相同；第三段传输线511和第四段传输线531电长度相同，第三段传输线511的特性阻抗是第四段传输线531特性阻抗的一半；第一电感512的电感值是第二电感532电感值的一半，第一电容513的电容值是第二电容533电容值的两倍；第五传输线61、第六传输线62、第七传输线63和第八传输线64的电长度和特性阻抗相同。

图2给出了本发明具有平稳输出相位的宽带小型化混合环等效的枝节加载传输线电路。Z_o是第四传输线531的特性阻抗，Z₁是第一传输线121的特性阻抗，Z₂是第一开路线122的特性阻抗，θ_o1是第四传输线531的电长度，θ₁是第一传输线121的电长度，θ₂是第一开路线122的电长度，C是第二电容533的电容值，L是第二电感532的电感值。

图3给出了本发明所述终端短路平行耦合线2、连接线3和开路线4级联后的结构图。Z₃是第一连接线31的特性阻抗，Z₄是第三开路线42的特性阻抗，Z_0o和Z_0e分别是终端短路平行耦合线2的奇模特性阻抗和偶模特性阻抗，θ₃是第一连接线31的电长度，θ₄是第三开路线42的电长度，θ_o和θ_e分别是终端短路平行耦合线2的奇模等效电长度和偶模等效电长度。

由图2和图3所示的等效电路，本发明实施例2提供一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的设计方法，具体步骤如下：

步骤1、得到第一段并联电路51或第二段并联电路52与枝节加载传输线1和级联后的第三ABCD矩阵；

步骤2、得到终端短路平行耦合线2、连接线3和开路线4级联后的第七ABCD矩阵；

步骤3、结合第三ABCD矩阵和第七ABCD矩阵，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ；

步骤4、根据表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ的等式关系可计算得到电路的未知参量。

在具体实施例2中，步骤1得到第一段并联电路51、枝节加载传输线1和第二段并联电路52级联后的第一ABCD矩阵具体步骤为：

步骤1.1，对第一段并联电路51或第二段并联电路52的电路参数进行分析，得到第一ABCD矩阵，得到第一ABCD矩阵的公式为：

其中ω(f)＝2πf，是中心频率f对应的角速度；

步骤1.2，对枝节加载传输线1的电路参数进行分析，得到第二ABCD矩阵，得到第二ABCD矩阵的公式为：

步骤1.3：将第一ABCD矩阵与第二ABCD矩阵相乘得到第一段并联电路51或第二段并联电路52，枝节加载传输线1级联后的第三ABCD矩阵，得到第三ABCD矩阵的公式为：

其中

其中第四传输线531的电长度为θ_o1，第四传输线531的特性阻抗为Z_o，第二电感532的电感值为L，第二电容533的电容值为C，第一传输线121的电长度为θ₁，第一传输线121的特性阻抗为Z₁，第一开路线122的电长度为θ₂，第一开路线122的特性阻抗为Z₂，ω是频率对应的角频率，j是虚数单位，[A]₁代表第一段并联电路51或第二段并联电路52的ABCD矩阵；[A]₂代表枝节加载传输线1的ABCD矩阵；A₂，B₂，C₂，D₂为矩阵[A]₂中的参量；[A]_T代表第一段并联电路51、枝节加载传输线1和第二段并联电路52级联后的ABCD矩阵；A_T，B_T，C_T，D_T为矩阵[A]_T中的参量。

在具体实施例2中，步骤2得到终端短路平行耦合线2、连接线3和开路线4级联后的第七ABCD矩阵具体步骤为：

步骤2.1，对第一连接线31和第二开路线41级联的电路参数进行分析，得到级联后的第四ABCD矩阵，得到第四ABCD矩阵的公式为：

步骤2.2，对第三开路线42和第二连接线32级联的电路参数进行分析，得到第三开路线42和第二连接线32级联的第五ABCD矩阵，得到第五ABCD矩阵的公式为：

其中

步骤2.3，分析终端短路平行耦合线2的电路参数，得到终端短路平行耦合线2的第六ABCD矩阵，得到第六ABCD矩阵的公式为：

步骤2.4：第四ABCD矩阵、第五ABCD矩阵和第六ABCD矩阵相乘，得到终端短路平行耦合线2、连接线3和开路线4级联后的第七ABCD矩阵，得到第七ABCD矩阵的公式为：

其中

其中，终端短路平行耦合线2的奇模特性阻抗为Z_0o，偶模特性阻抗为Z_0e，奇模等效电长度为θ_o和偶模等效电长度为θ_e，第一连接线31的电长度为θ₃，第一连接线31的特性阻抗为Z₃，第二开路线41的电长度为θ₄，第二开路线41的特性阻抗为Z₄，[A]₃代表第一连接线31和第二开路线41级联后的ABCD矩阵；A₃，B₃，C₃，D₃为矩阵[A]₃中的参量；[A]₄代表第三开路线42和第二连接线32级联的ABCD矩阵；D₃，B₃，C₃，A₃为矩阵[A]₄中的参量；[A]₅代表终端短路平行耦合线2的ABCD矩阵；A₅，B₅，C₅，D₅为矩阵[A]₅中的参量；[A]_C代表终端短路平行耦合线2、连接线3和开路线4级联后的ABCD矩阵；A_C，B_C，C_C，D_C为矩阵[A]_C中的参量。

在具体实施例2中，步骤3，根据第三ABCD矩阵和第七ABCD矩阵，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ的公式为：

其中，S₁₁为第一段并联电路51、枝节加载传输线1和第二段并联电路52级联后的总电路的输入端口匹配参数，θ₂₁为第一段并联电路51、枝节加载传输线1和第二段并联电路52级联后的总电路的输出相位，S₃₃为终端短路平行耦合线2、连接线3和开路线4级联后的总电路的输入端口匹配参数，θ₄₃为终端短路平行耦合线2、连接线3和开路线4级联后的总电路的输出相位。

在具体实施例2中，步骤4中根据等式关系:S₁₁＝S₃₃＝0,θ₂₁＝-90°,θ₄₃＝-270°,θ₂₁-θ₄₃＝180°得到电路的未知参量。

在本发明的具体实施例中，该横跨定向耦合器的中心频率是1.4GHz。根据上述设计公式和求解步骤，可以得到该实施例的电路参数的数值，如表1所示。

表1该实施例的具体电路参数数值

本发明该实施例采用的技术指标如下：

中心频率：1.4GHz

通带：|S₁₁|≤-15dB,|S₃₃|≤-15dB

通带相对带宽：BW>40％

隔离度：|S₃₁|≤-20dB

端口输出振幅不平衡度：|AP|≤0.5dB

输出端口相位差：PD1:0°±2°PD2:180°±2°

参考表1该实施例所得的阻抗值、电长度，设计本发明具有平稳输出相位的宽带小型化混合环。

如图4所示，本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环在示例中心频率1.4GHz处，1端口输入时，输入端反射|S₁₁|为-20.98dB、直通端输出|S₂₁|为-3.07dB，耦合端输出|S₄₁|为-3.09dB，隔离端输出|S₃₁|为-28.11dB，说明本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环具有良好的匹配性能、良好的隔离性能以及功率均等分配效果。本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环在频率1.15GHz到1.75GHz范围内，|S₁₁|≤-15dB，计算通带相对带宽为42.9％，说明本发明提出的小型化混合环具有较宽的阻抗带宽。在通带频率范围内|S₃₁|≤-20dB，说明本发明提出的小型化混合环具有较好的端口隔离度。

如图5所示，本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环在示例中心频率1.4GHz处，3端口输入时，输入端反射|S₃₃|为-20.98dB、直通端输出|S₄₃|为-3.09dB，耦合端输出|S₂₃|为-3.08dB，隔离端输出|S₁₃|为-28.07dB，说明本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环在3端口输入时同样具有良好的匹配性能、良好的隔离性能以及功率均等分配效果。本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环此时在频率1.17GHz到1.79GHz范围内，|S₁₁|≤-15dB，计算通带相对带宽为44.3％，说明本发明提出的小型化混合环具有较宽的阻抗带宽。在通带频率范围内|S₃₁|≤-20dB，说明本发明提出的小型化混合环具有较好的端口隔离度。

如图6所示，本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环在频率0.87GHz到1.73GHz范围内，满足1端口输入时端口输出振幅不平衡度：|AP1|≤0.5dB，在频率1.07GHz到1.74GHz范围内，满足3端口输入时端口输出振幅不平衡度：|AP2|≤0.5dB，说明本发明提出的小型化混合环具有良好的输出振幅平稳性。

如图7所示，本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环，当1端口输入时，在示例中心频率1.4GHz处及附近频带1.12GHz到1.79GHz内(47.9％)，输出端口相位差PD1满足0°±2°；当3端口输入时，在示例中心频率1.4GHz处及附近频带1.13GHz到1.80GHz内(47.9％)，输出端口相位差PD2满足180°±2°。说明本发明提出的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的在通带内相位差平稳性良好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环，其特征在于包括：三个结构相同的枝节加载传输线(1)、终端短路平行耦合线(2)、连接线(3)、开路线(4)、终端并联电路(5)和输入/输出传输线(6)；

每个枝节加载传输线(1)均包括第一段T型传输线(11)、第二段T型传输线(12)和第三段T型传输线(13)；所述第二段T型传输线(12)包括第一传输线(121)、第一开路线(122)和第二传输线(123)；所述第一段T型传输线(11)、第三段T型传输线(13)与第二段T型传输线(12)结构相同；所述终端短路平行耦合线(2)包括第一耦合线(21)和第二耦合线(22)；所述连接线(3)包括第一连接线(31)和第二连接线(32)；所述开路线(4)包括第二开路线(41)和第三开路线(42)；所述终端并联电路(5)包括第一段并联电路(51)、第二段并联电路(52)，第三段并联电路(53)和第四段并联电路(54)；所述第一段并联电路(51)和第二段并联电路(52)结构相同；所述第三段并联电路(53)和第四段并联电路(54)结构相同；所述第一段并联电路(51)/第二段并联电路(52)包括第三传输线(511)、第一电感(512)和第一电容(513)；所述第三段并联电路(53)/第四段并联电路(54)包括第四传输线(531)、第二电感(532)和第二电容(533)；所述输入/输出传输线(6)包括第五传输线(61)、第六传输线(62)、第七传输线(63)和第八传输线(64)；

所述第一传输线(121)与第二传输线(123)一端连接，第一开路线(122)与第一传输线(121)和第二传输线(123)一端连接；所述第一连接线(31)与第一耦合线(21)一端连接，第二开路线(41)位于第一连接线(31)和第一耦合线(21)中间；所述第二连接线(32)与第二耦合线(22)一端连接，第三开路线(42)位于第二连接线(32)与和第二耦合线(22)中间；所述第一段并联电路(51)与第一段T型传输线(11)一端连接，第二段并联电路(52)与第三段T型传输线(13)一端连接，第三段并联电路(53)与第二连接线(32)一端连接，所述第二连接线(32)另一端连接所述第三开路线(42)和第二耦合线(22)；第四段并联电路(54)与第一连接线(31)一端连接，所述第一连接线(31)另一端连接第二开路线(41)和第一耦合线(21)；所述第一电感(512)和第一电容(513)并联，第一电感(512)和第一电容(513)位于第三传输线(511)和接地端中间，第二电感(532)和第二电容(533)并联，第二电感(532)和第二电容(533)位于第四传输线(531)和接地端中间；所述第五传输线(61)与第一段T型传输线(11)一端连接，第六传输线(62)与第三段T型传输线(13)一端连接，第七传输线(63)与第二连接线(32)一端和第三段并联电路(53)一端连接，第八传输线(64)与第一连接线(31)一端和第四段并联电路(54)一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环，其特征在于：所述第一传输线(121)与第二传输线(123)电长度和特性阻抗相同；所述第一连接线(31)和第二连接线(32)电长度和特性阻抗相同，第二开路线(41)和第三开路线(42)电长度和特性阻抗相同；第三传输线(511)和第四传输线(531)电长度相同，第三传输线(511)的特性阻抗是第四传输线(531)特性阻抗的一半；第一电感(512)的电感值是第二电感(532)电感值的一半，第一电容(513)的电容值是第二电容(533)电容值的两倍；第五传输线(61)、第六传输线(62)、第七传输线(63)和第八传输线(64)的电长度和特性阻抗相同。

3.一种如权利要求1所述的具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、得到第一段并联电路(51)或第二段并联电路(52)与枝节加载传输线(1)级联后的第三ABCD矩阵；

步骤2、得到终端短路平行耦合线(2)、连接线(3)和开路线(4)级联后的第七ABCD矩阵；

步骤3、结合第三ABCD矩阵和第七ABCD矩阵，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ；

步骤4、根据表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ的等式关系可计算得到电路的未知参量。

4.如权利要求3所述的一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的设计方法，其特征在于，步骤1得到第一段并联电路(51)或第二段并联电路(52)与枝节加载传输线(1)和级联后的第三ABCD矩阵具体步骤为：

步骤1.1，对第一段并联电路(51)或第二段并联电路(52)的电路参数进行分析，得到第一ABCD矩阵，得到第一ABCD矩阵的公式为：

其中ω(f)＝2πf，是中心频率f对应的角速度；

步骤1.2，对枝节加载传输线(1)的电路参数进行分析，得到第二ABCD矩阵，得到第二ABCD矩阵的公式为：

步骤1.3：将第一ABCD矩阵与第二ABCD矩阵相乘得到第一段并联电路(51)或第二段并联电路(52)，枝节加载传输线(1)级联后的第三ABCD矩阵，得到第三ABCD矩阵的公式为：

其中

其中第四传输线(531)的电长度为θ_o1，第四传输线(531)的特性阻抗为Z_o，第二电感(532)的电感值为L，第二电容(533)的电容值为C，第一传输线(121)的电长度为θ₁，第一传输线(121)的特性阻抗为Z₁，第一开路线(122)的电长度为θ₂，第一开路线(122)的特性阻抗为Z₂，ω是频率对应的角频率，j是虚数单位，[A]₁代表第一段并联电路(51)或第二段并联电路(52)的第一ABCD矩阵；[A]₂代表枝节加载传输线(1)的第二ABCD矩阵；A₂，B₂，C₂，D₂为矩阵[A]₂中的参量；[A]_T代表第一段并联电路(51)、枝节加载传输线(1)和第二段并联电路(52)级联后的第三ABCD矩阵；A_T，B_T，C_T，D_T为矩阵[A]_T中的参量。

5.如权利要求4所述的一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的设计方法，步骤2得到终端短路平行耦合线(2)、连接线(3)和开路线(4)级联后的第七ABCD矩阵具体步骤为：

步骤2.1，对第一连接线(31)和第二开路线(41)级联的电路参数进行分析，得到级联后的第四ABCD矩阵，得到第四ABCD矩阵的公式为：

步骤2.2，对第三开路线(42)和第二连接线(32)级联的电路参数进行分析，得到第三开路线(42)和第二连接线(32)级联的第五ABCD矩阵，得到第五ABCD矩阵的公式为：

其中

步骤2.3，分析终端短路平行耦合线(2)的电路参数，得到终端短路平行耦合线(2)的第六ABCD矩阵，得到第六ABCD矩阵的公式为：

步骤2.4：第四ABCD矩阵、第五ABCD矩阵和第六ABCD矩阵相乘，得到终端短路平行耦合线(2)、连接线(3)和开路线(4)级联后的第七ABCD矩阵，得到第七ABCD矩阵的公式为：

其中

其中，终端短路平行耦合线(2)的奇模特性阻抗为Z_0o，偶模特性阻抗为Z_0e，奇模等效电长度为θ_o和偶模等效电长度为θ_e，第一连接线(31)的电长度为θ₃，第一连接线(31)的特性阻抗为Z₃，第二开路线(41)的电长度为θ₄，第二开路线(41)的特性阻抗为Z₄，[A]₃代表第一连接线(31)和第二开路线(41)级联后的第四ABCD矩阵；A₃，B₃，C₃，D₃为矩阵[A]₃中的参量；[A]₄代表第三开路线(42)和第二连接线(32)级联的第五ABCD矩阵；D₃，B₃，C₃，A₃为矩阵[A]₄中的参量；[A]₅代表终端短路平行耦合线(2)的第六ABCD矩阵；A₅，B₅，C₅，D₅为矩阵[A]₅中的参量；[A]_C代表终端短路平行耦合线(2)、连接线(3)和开路线(4)级联后的第七ABCD矩阵；A_C，B_C，C_C，D_C为矩阵[A]_C中的参量。

6.如权利要求5所述的一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的设计方法，其特征在于：步骤3，根据第三ABCD矩阵和第七ABCD矩阵，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ，得到表征电路匹配特性的S参数和表征相位特性的相位参数θ的公式为：

其中，S₁₁为第一段并联电路(51)、枝节加载传输线(1)和第二段并联电路(52)级联后的总电路的输入端口匹配参数，θ₂₁为第一段并联电路(51)、枝节加载传输线(1)和第二段并联电路(52)级联后的总电路的输出相位，S₃₃为终端短路平行耦合线(2)、连接线(3)和开路线(4)级联后的总电路的输入端口匹配参数，θ₄₃为终端短路平行耦合线(2)、连接线(3)和开路线(4)级联后的总电路的输出相位。

7.如权利要求6所述的一种具有平稳输出相位的宽带小型化混合环的设计方法，其特征在于：步骤4中根据等式关系:S₁₁＝S₃₃＝0,θ₂₁＝-90°,θ₄₃＝-270°,θ₂₁-θ₄₃＝180°得到电路的未知参量。

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