CN115458895A - 大功率高定向性双定向耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及定向耦合器技术领域，具体地说，涉及大功率高定向性双定向耦合器。其包括屏蔽壳、输入端、输出端、同轴电缆内芯、正向耦合端、反向耦合端、电阻A、电阻B、电阻C。本发明中通过调节电阻A与电阻B的电阻值来改变耦合量，调节电阻C的电阻值改变耦合端口的驻波比，并在同轴电缆外串联磁环用来增加电感量，使耦合信号能够在低频段也有较好的平坦度与方向性，从而使优异的耦合平坦度且具有极佳的线性度，实现了高方向性以及大功率容量。
Description
技术领域
本发明涉及定向耦合器技术领域，具体地说，涉及大功率高定向性双定向耦合器。
背景技术
定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等，主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗，其广泛应用于通信系统，广播电台，测试系统等，用于对信号功率进行取样或检测。
现有的定向耦合器的带宽较窄无法做到9KHz-250MHz宽的带宽，功率容量也受到电路实现方式、电路结构、器件的选择等，很难做到千瓦级的功率容量，并且现有定向耦合器的方向性直接影响对信号反射功率进行检测时的精度，目前国内市场上在如此宽的带宽范围内方向性也很难做到20dB以上，因此提出大功率高定向性双定向耦合器。
发明内容
本发明的目的在于提供大功率高定向性双定向耦合器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明目的在于，提供了大功率高定向性双定向耦合器，包括屏蔽壳以及设置于屏蔽壳两侧的输入端、输出端，所述屏蔽壳左右两端开设有贯穿其表面的屏蔽口，所述输入端与左侧所述屏蔽口相连通，所述输出端与右侧所述屏蔽口相连通，所述屏蔽壳内设有同轴电缆内芯，所述同轴电缆内芯一端与所述输入端相连通，所述同轴电缆内芯另一端与所述输出端相连通，所述屏蔽壳底部表面对称开设有耦合口，靠近左侧的耦合口固定有正向耦合端，靠近右侧的耦合口固定有反向耦合端，所述屏蔽壳内设有两个调解组，两个所述调解组分别与所述正向耦合端、所述反向耦合端连接，所述调解组用于改变耦合量和驻波比。
作为本技术方案的进一步改进，所述两个所述调解组均包括电阻A、电阻C和电阻B，其中，
一个所述调解组的所述电阻A一端与所述同轴电缆内芯靠近所述输入端一端连接，所述电阻A另一端接所述正向耦合端并接所述电阻C，所述电阻C接所述电阻B并接所述同轴电缆内芯，所述电阻B接地；
另一个所述调解组的所述电阻A一端与所述同轴电缆内芯靠近所述输出端一端连接，所述电阻A另一端接所述反向耦合端并接所述电阻C，所述电阻C接所述电阻B并接所述同轴电缆内芯，所述电阻B接地。
作为本技术方案的进一步改进，所述电阻B为多个电阻并联形成的电阻。
作为本技术方案的进一步改进，所述电阻A、所述电阻C和所述电阻B均为金属膜电阻。
作为本技术方案的进一步改进，所述电阻A、所述电阻C、所述电阻B通过薄膜溅射的工艺覆在介质基板上。
作为本技术方案的进一步改进，所述同轴电缆内芯表面套接有同轴电缆外壳，并且所述同轴电缆内芯位于所述同轴电缆外壳轴线上，所述同轴电缆内芯与所述同轴电缆外壳之间填充有空气介质。
作为本技术方案的进一步改进，所述同轴电缆外壳外表面串联有磁环。
作为本技术方案的进一步改进，所述正向耦合端、所述反向耦合端均为SMA连接器。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该大功率高定向性双定向耦合器中，通过调节电阻A与电阻B的电阻值来改变耦合量，调节电阻C的电阻值改变耦合端口的驻波比，并在同轴电缆外串联磁环用来增加电感量，使耦合信号能够在低频段也有较好的平坦度与方向性，从而使优异的耦合平坦度且具有极佳的线性度，实现了高方向性以及大功率容量。
附图说明
图1为本发明的内部结构图；
图2为本发明的电原理图；
图3为本发明的耦合度仿真曲线图；
图4为本发明的方向性仿真曲线图；
图5为本发明的损耗仿真曲线图。
图中各个标号意义为：1、屏蔽壳；2、输入端；3、输出端；4、同轴电缆内芯；5、同轴电缆外壳；6、正向耦合端；7、反向耦合端；8、磁环。
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。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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
请参阅图1-图5所示，本实施例目的在于，提供了大功率高定向性双定向耦合器，包括屏蔽壳1以及设置于屏蔽壳1两侧的输入端2、输出端3，屏蔽壳1左右两端开设有贯穿其表面的屏蔽口，输入端2与左侧屏蔽口相连通，输出端3与右侧屏蔽口相连通，输入端2、输出端3均通过螺栓固定的方式与屏蔽口固定连接，屏蔽壳1内设有同轴电缆内芯4，同轴电缆内芯4一端与输入端2相连通，同轴电缆内芯4另一端与输出端3相连通，屏蔽壳1底部表面对称开设有耦合口，靠近左侧的耦合口通过螺栓固定有正向耦合端6，靠近右侧的耦合口通过螺栓固定有反向耦合端7，屏蔽壳1内设有两个调解组，两个调解组分别与正向耦合端6、反向耦合端7连接，调解组用于改变耦合量和驻波比。
本实施例在具体使用时，电磁波信号从正向耦合端6进入，能够在耦合端口处输出与输入功率成一定比例的信号，通过测量耦合信号的功率进而检测输入主信号的功率，其中通过调节电阻A与电阻B的电阻值来改变耦合量，调节电阻C的电阻值改变耦合端口的驻波比，在同轴电缆外壳5外串联磁环8用来增加电感量，从而使耦合信号能够在低频段也有较好的平坦度与方向性，由于电阻B的精度对耦合度与方向性具有很大的影响，所以采用多个大电阻并联的方式提高电阻的精度，使得耦合器的带宽为9KHz-250MHz频率范围内，实现了高方向性以及大功率容量，如图3、图4、图5所示，本发明的双定向耦合器具有优异的耦合平坦度且具有极佳的线性度，让系统不需复杂的算法即可得到较高的功率检测精度，具有极低的插入损耗全频段小于0.2dB。
本实施例中，为了调节耦合器的耦合量和驻波比，两个调解组均包括电阻A、电阻C和电阻B，其中，
一个调解组的电阻A一端与同轴电缆内芯4靠近输入端2一端连接，电阻A另一端接正向耦合端6并接电阻C，电阻C接电阻B并接同轴电缆内芯4，电阻B接地；
另一个调解组的电阻A一端与同轴电缆内芯4靠近输出端3一端连接，电阻A另一端接反向耦合端7并接电阻C，电阻C接电阻B并接同轴电缆内芯4，电阻B接地。
通过调节电阻A与电阻B的电阻值能够改变耦合量，调节电阻C的电阻值能够改变耦合端口的驻波比。
为了提高电阻的精度，电阻B为多个电阻并联形成的电阻，由于电阻B的精度对耦合度与方向性具有很大的影响，通过多个电阻并联的方式能够提高电阻的精度。
考虑到耦合时电阻自身的噪音会对耦合指标造成一定的影响，电阻A、电阻C和电阻B均为金属膜电阻，金属膜电阻精密性高，使用时电压稳定,温度系数小，工作频率范围宽，噪音小，能够降低电阻自身噪音对耦合指标的影响。
为了改善耦合器的性能，电阻A、电阻C、电阻B通过薄膜溅射的工艺覆在介质基板上，通过薄膜溅射的方式将电阻A、电阻C、电阻B与介质基板组装，大大减小电阻A、电阻C、电阻B的体积，电阻A、电阻C、电阻B的寄生参数减小后会对性能有改善。
为了确保耦合器的定向性，同轴电缆内芯4表面套接有同轴电缆外壳5，并且同轴电缆内芯4位于同轴电缆外壳5轴线上，同轴电缆内芯4与同轴电缆外壳5之间填充有空气介质，通过在同轴电缆内芯4表面套有同轴电缆外壳5能够对同轴电缆内芯4进行保护，并且将同轴电缆内芯4设置于同轴电缆外壳5轴线上加以填充空气介质，使得在均匀空气介质中，耦合奇偶模相速相等，从而确保耦合器的定向性。
为了增加电感量，同轴电缆外壳5外表面串联有磁环8，通过在同轴电缆外壳5外设有串联的磁环8，抑制高频信号穿过时的电磁干扰以增加电感量。
为了匹配耦合器的带宽，正向耦合端6、反向耦合端7均为SMA连接器，SMA连接器的工作频带宽，适用于微波设备，SMA连接器作为无源元件，能够用作耦合传输线中的局部传输功率，SMA耦合器的带宽、高指向性和高功率符合耦合器的需求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：包括屏蔽壳(1)以及设置于屏蔽壳(1)两侧的输入端(2)、输出端(3)，所述屏蔽壳(1)左右两端开设有贯穿其表面的屏蔽口，所述输入端(2)与左侧所述屏蔽口相连通，所述输出端(3)与右侧所述屏蔽口相连通，所述屏蔽壳(1)内设有同轴电缆内芯(4)，所述同轴电缆内芯(4)一端与所述输入端(2)相连通，所述同轴电缆内芯(4)另一端与所述输出端(3)相连通，所述屏蔽壳(1)底部表面对称开设有耦合口，靠近左侧的耦合口固定有正向耦合端(6)，靠近右侧的耦合口固定有反向耦合端(7)，所述屏蔽壳(1)内设有两个调解组，两个所述调解组分别与所述正向耦合端(6)、所述反向耦合端(7)连接，所述调解组用于改变耦合量和驻波比。
2.根据权利要求1所述的大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：两个所述调解组均包括电阻A、电阻C和电阻B，其中，
一个所述调解组的所述电阻A一端与所述同轴电缆内芯(4)靠近所述输入端(2)一端连接，所述电阻A另一端接所述正向耦合端(6)并接所述电阻C，所述电阻C接所述电阻B并接所述同轴电缆内芯(4)，所述电阻B接地；
另一个所述调解组的所述电阻A一端与所述同轴电缆内芯(4)靠近所述输出端(3)一端连接，所述电阻A另一端接所述反向耦合端(7)并接所述电阻C，所述电阻C接所述电阻B并接所述同轴电缆内芯(4)，所述电阻B接地。
3.根据权利要求2所述的大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：所述电阻B为多个电阻并联形成的电阻。
4.根据权利要求2所述的大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：所述电阻A、所述电阻C和所述电阻B均为金属膜电阻。
5.根据权利要求2所述的大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：所述电阻A、所述电阻C、所述电阻B通过薄膜溅射的工艺覆在介质基板上。
6.根据权利要求1所述的大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：所述同轴电缆内芯(4)表面套接有同轴电缆外壳(5)，并且所述同轴电缆内芯(4)位于所述同轴电缆外壳(5)轴线上，所述同轴电缆内芯(4)与所述同轴电缆外壳(5)之间填充有空气介质。
7.根据权利要求6所述的大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：所述同轴电缆外壳(5)外表面串联有磁环(8)。
8.根据权利要求1所述的大功率高定向性双定向耦合器，其特征在于：所述正向耦合端(6)、所述反向耦合端(7)均为SMA连接器。
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