CN117728144A - 一种不等分功率的定向耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种不等分功率的定向耦合器，包括：介质基板以及设置在介质基板表面的电桥结构，所述电桥结构包括：主线、副线、第一分支线、第二分支线和第三分支线；所述主线的第一端部和所述主线的第二端部之间通过多根平行栅线耦合连接；所述第一分支线连接所述主线和所述副线的第一端部；所述第二分支线连接所述主线和所述副线的第二端部；所述第三分支线的两端分别与所述第一分支线的中点和所述第二分支线的中点电连接；所述副线与所述主线之间关于所述第一分支线的中线对称。本发明通过改进电桥设计，使得整个定向耦合器输出的功率随输入信号频率变化，从而实现不等功分和波宽调节。

Description

一种不等分功率的定向耦合器

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种不等分功率的定向耦合器。

背景技术

基站天线的波宽是天线的重要指标之一，它可以影响天线的辐射功率、方向性等参数。在现有技术中，3dB电桥常常被用于实现信号的等功分。然而，对于一些特定的应用场景，例如一些需要更高功率或者更精细波形控制的场景，现有不等功分功率的定向耦合器并不能满足需求。另外，现有技术中的3dB电桥通常不能实现全频段波宽的调节。因此，急需一种可以实现不等功分且随频率变化功率的新型电桥。

发明内容

为了解决背景技术中所述的对于一些特定的应用场景，例如一些需要更高功率或者更精细波形控制的场景，现有不等功分功率的定向耦合器并不能满足需求的问题，本发明提出了如下技术方案：

一种不等分功率的定向耦合器，包括：介质基板以及设置在介质基板表面的电桥结构，所述电桥结构包括：主线、副线、第一分支线、第二分支线和第三分支线；所述主线的第一端部和所述主线的第二端部之间通过多根平行栅线耦合连接；所述第一分支线连接所述主线和所述副线的第一端部；所述第二分支线连接所述主线和所述副线的第二端部；所述第三分支线的两端分别与所述第一分支线的中点和所述第二分支线的中点电连接；所述副线与所述主线之间关于所述第一分支线的中线对称。

其中，所述第三分支线包括：第一水平部、第二水平部和弯折部；所述第一水平部和所述第二水平部共线，并且所述第一水平部与每根所述平行栅线平行；所述弯折部的两端分别连接所述第一水平部和所述第二水平部，所述弯折部的中部连续弯折形成多个曲臂。

进一步地，所述第一分支线关于第一水平部对称，所述第二分支线关于所述第一水平部对称。

进一步地，所述第一分支线和所述第二分支线之间关于所述主线的中线对称。

进一步地，所述第一分支线的宽度小于所述第三分支线的宽度。

进一步地，所述第一水平部和所述第二水平部的宽度相等，并且所述弯折部的宽度大于所述第一水平部的宽度。

进一步地，每根所述平行栅线的宽度相等；每根所述平行栅线的宽度大于所述第一分支线的宽度，并且每根所述平行栅线的宽度小于所述第一水平部的宽度。

进一步地，所述主线、所述副线、所述第一分支线、所述第二分支线、所述第三分支线以及每根所述平行栅线均为：微带线或带状线或波导。

进一步地，所述第一分支线的长度为工作频率的四分之一波长，第三分支线的长度为工作频率的四分之一波长至工作频率的二分之一波长之间。

有益效果：本发明通过改进电桥设计，使得整个定向耦合器输出的功率随输入信号频率变化，从而实现不等功分和波宽调节。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种不等分功率的定向耦合器的俯视结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步详细地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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专利的限制。

图1为根据本发明实施例的一种不等分功率的定向耦合器的俯视结构示意图。

参照图1，根据本发明实施例的一种不等分功率的定向耦合器，包括：介质基板以及设置在介质基板表面的电桥结构，其特征在于，电桥结构包括：主线1、副线2、第一分支线3、第二分支线4和第三分支线5；主线1的第一端部和主线1的第二端部之间通过多根平行栅线11耦合连接；第一分支线3连接主线1和副线2的第一端部；第二分支线4连接主线1和副线2的第二端部；第三分支线5的两端分别与第一分支线3的中点和第二分支线4的中点电连接；副线2与主线1之间关于第一分支线3的中线对称。

在信号传输的过程中，主线1、副线2以及各分支线形成功分器，信号在主线1和副线2因耦合效应内交替转移并耦合传输。通过设计第三分支线5的尺寸，使得信号通过第三分支线5时受到相应的非线性效应影响，从而改变定向耦合器各个端口之间的功率比例，由此进一步实现对天线波束宽度的精确调节。

具体地，继续参照图1，第三分支线5包括：第一水平部51、第二水平部52和弯折部53。第一水平部51和第二水平部52共线，并且第一水平部51和第二水平部52之间关于主线1的中线对称。弯折部53的两端分别连接第一水平部51和所述第二水平部52，所述弯折部53的中部连续弯折形成多个曲臂531。每个曲臂531弯折的角度以及弯折后内部的空间大小根据阻抗匹配需求设置。

在本实施例中，每个曲臂531均呈由连续弯折90°后内部的空间形成矩形窗口。进一步地，相邻的曲臂531之间弯折的方向相反。在本实施例中，曲臂531仅设有两个，第一曲臂531弯折的初始方向朝靠近主线1的一侧，第二曲臂531弯折的初始方向朝靠近副线2的一侧。

进一步地，第一水平部51的宽度和第二水平部52的宽度相等，并且弯折部53的宽度大于第一水平部51的宽度，第一水平部51(或第二水平部52)与弯折部53的连接处呈阶梯状。第一分支线3和第二分支线4的宽度相等，并且每根平行栅线11的宽度均大于第一分支线3的宽度。在本实施例中，每根平行栅线11的宽度相等，每根平行栅线11的长度相同。与主线1第一端部相连的平行栅线11和与主线1第二端部相连的平行栅线11之间间隔设置，从而形成叉指状。由于主线1和副线2之间关于第一分支线3的中线对称，故而不再赘述副线2的结构。

在本实施例中，主线1、副线2、第一分支线3、第二分支线4、第三分支线5均为微带线。在其他实施例中，主线1、副线2、第一分支线3、第二分支线4、第三分支线5还可以是带状线或者波导。第一分支线3的长度和第二分支线4的长度均为整个定向耦合器工作频率的四分之一波长。第三分支线5的长度处于整个定向耦合器工作频率的四分之一波长至整个定向耦合器工作频率的二分之一波长。其中，第三分支线5的长度对整个定向耦合器各个端口之间的耦合度有影响。当第三分支线5的长度为整个定向耦合器工作频率的四分之一波长时，定向耦合器各个端口的输出功率相等；当第三分支线5的长度为整个定向耦合器工作频率的二分之一波长时，定向耦合器达到不等分功率的效果，并且第三分支线5的长度越接近定向耦合器工作频率的二分之一波长，不等分的效果越明显。

综上所述，本发明通过改进电桥设计，使得整个定向耦合器输出的功率随输入信号频率变化，从而实现不等功分和波宽调节。

上述对发明的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。

在整个本说明书中使用的术语“示例性”、“示例”等意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。

以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式，但是，本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的实施例的技术构思范围内，可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的实施例的保护范围。

本说明书内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本说明书内容。对于本领域普通技术人员来说，对本说明书内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本说明书内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (9)

1.一种不等分功率的定向耦合器，包括：介质基板以及设置在介质基板表面的电桥结构，其特征在于，所述电桥结构包括：主线(1)、副线(2)、第一分支线(3)、第二分支线(4)和第三分支线(5)；所述主线(1)的第一端部和所述主线(1)的第二端部之间通过多根平行栅线(11)耦合连接；所述第一分支线(3)连接所述主线(1)和所述副线(2)的第一端部；所述第二分支线(4)连接所述主线(1)和所述副线(2)的第二端部；所述第三分支线(5)的两端分别与所述第一分支线(3)的中点和所述第二分支线(4)的中点电连接；所述副线(2)与所述主线(1)之间关于所述第一分支线(3)的中线对称。

2.根据权利要求1中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，所述第三分支线(5)包括：第一水平部(51)、第二水平部(52)和弯折部(53)；所述第一水平部(51)和所述第二水平部(52)共线，并且所述第一水平部(51)与每根所述平行栅线(11)平行；所述弯折部(53)的两端分别连接所述第一水平部(51)和所述第二水平部(52)，所述弯折部(53)的中部连续弯折形成多个曲臂(531)。

3.根据权利要求2中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，所述第一分支线(3)关于第一水平部(51)对称，所述第二分支线(4)关于所述第一水平部(51)对称。

4.根据权利要求2中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，所述第一分支线(3)和所述第二分支线(4)之间关于所述主线(1)的中线对称。

5.根据权利要求4中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，所述第一分支线(3)的宽度小于所述第三分支线(5)的宽度。

6.根据权利要求5中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，所述第一水平部(51)和所述第二水平部(52)的宽度相等，并且所述弯折部(53)的宽度大于所述第一水平部(51)的宽度。

7.根据权利要求6中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，每根所述平行栅线(11)的宽度相等；每根所述平行栅线(11)的宽度大于所述第一分支线(3)的宽度，并且每根所述平行栅线(11)的宽度小于所述第一水平部(51)的宽度。

8.根据权利要求1～7任意一项中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，所述主线(1)、所述副线(2)、所述第一分支线(3)、所述第二分支线(4)、所述第三分支线(5)以及每根所述平行栅线(11)均为：微带线或带状线或波导。

9.根据权利要求8中所述的一种不等分功率的定向耦合器，其特征在于，所述第一分支线(3)的长度为工作频率的四分之一波长，第三分支线(5)的长度为工作频率的四分之一波长至工作频率的二分之一波长之间。