CN207338604U - 一种高定向性耦合器 - Google Patents
一种高定向性耦合器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207338604U CN207338604U CN201721330251.1U CN201721330251U CN207338604U CN 207338604 U CN207338604 U CN 207338604U CN 201721330251 U CN201721330251 U CN 201721330251U CN 207338604 U CN207338604 U CN 207338604U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- port
- transmission line
- directionality
- circuit board
- coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Abstract
一种高定向性耦合器，包括布线基板，以及设置在布线基板上的输入端口、输出端口、耦合端口以及隔离端口，所述输入端口和输出端口之间为主传输线，所述耦合端口和隔离端口为耦合传输线；所述布线基板包括上基板、导体层和下基板，在上基板的强耦合处开有一个孔，通过改变介质的结构而改变电磁场的耦合方式进而影响奇偶模的相速来改善隔离度提升定向性。本实用新型的优点在于：采用对基板开孔或开缝的方式来改变基板结构进行相位速度补偿的微带线定向耦合器，为了提高定向耦合器的方向性，通过对微带线定向耦合器的强耦合端进行开孔或者开缝，实现了微带定向耦合器窄带的低损耗和高方向性的电气指标。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高定向性耦合器，属于微波设备领域。
背景技术
定向耦合器作为一种重要的微波元件在微波电路与微波集成电路中有着广泛的应用，在传统的定向耦合器设计中，奇偶模相速不等，从而导致了耦合器的定向性差。为了改善耦合器的定向性，目前提高方向性的手段大多采用电容加载或者再注入的补偿手段，其实现方式均属于对相位速度的补偿。Podell提出将耦合器传输线的耦合边缘锯齿化；Schaller和Kajfez提出在定向耦合器的两端分别接相同的集总参数电容；Dydyk提出用单个补偿电容接在耦合器的中心或一端的方法。以上这些都是在耦合器的中心频率上作分析的。
定向耦合器是一种4端口微波电路器件，分别是输入端口，输出端口，耦合端口以及隔离端口。从输入端口到输出端口的传输线被定义为主传输线，从耦合端口到隔离端口的传输线被定义为耦合传输线。其工作原理是按照一定方向传输的电磁波信号，在通过主传输线的时候，由于电磁场的作用，部分电磁波信号会被传输到耦合传输线上，这种电路实现了在不干扰主传输线上的电磁波传输的同时，在耦合端口获取主传输线上传输的电磁波。
而在常规的定向耦合器的设计中，定向性很难达到较高的指标，锯齿化的方式虽然能够对方向性有一定的改善，但是这种锯齿结构在加工工艺和精度上都有不小的挑战，比较简单易操作的方式就是电容补偿了。为了能够更进一步提高方向性，我们期望找到一种更加有效可行的实现方式来提高耦合器的方向性。
实用新型内容
本实用新型提出一种高定向性耦合器，能够实现微带定向耦合器窄带的低损耗和高方向性的电气指标。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种高定向性耦合器，包括布线基板，以及设置在布线基板上的输入端口、输出端口、耦合端口以及隔离端口，所述输入端口和输出端口之间为主传输线，所述耦合端口和隔离端口之间为耦合传输线；所述布线基板包括上基板、导体层和下基板，在上基板的强耦合处开有一个孔，通过改变介质的结构而改变电磁场的耦合方式进而影响奇偶模的相速来改善隔离度提升定向性。
作为优选，所述基板的强耦合处位于主传输线和耦合传输线的中段。
作为优选，所述孔为圆孔或缝隙。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：采用对基板开孔或开缝的方式来改变基板结构进行相位速度补偿的微带线定向耦合器，为了提高定向耦合器的方向性，通过对微带线定向耦合器的强耦合端进行开孔或者开缝，实现了微带定向耦合器窄带的低损耗和高方向性的电气指标。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为对比例的结构示意图；
图2为对比例的剖面图；
图3为对比例的仿真效果曲线图；
图4为本实用新型实施例1的结构示意图；
图5为本实用新型实施例1的剖面图；
图6为本实用新型实施例1的仿真效果曲线图；
图7为本实用新型实施例2的结构示意图；
图8为本实用新型实施例2的仿真效果曲线图。
其中，1、输入端口；2、输出端口；3、主传输线；4、耦合端口；5、隔离端口；6、耦合传输线；7、圆孔；8、缝隙；9、上基板；10、导体层；11、下基板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
一种高定向性耦合器，包括布线基板，以及设置在布线基板上的输入端口1、输出端口2、耦合端口4以及隔离端口5。输入端口1和输出端口2之间为主传输线3，耦合端口4和隔离端口5之间为耦合传输线6。布线基板包括上基板、导体层和下基板，在上基板的强耦合处开有一个孔，基板的强耦合处位于主传输线3和耦合传输线6的中段，孔为圆孔7或缝隙8。通过改变介质的结构而改变电磁场的耦合方式进而影响奇偶模的相速来改善隔离度提升定向性。
其工作原理是按照一定方向传输的电磁波信号，在通过主传输线3的时候，由于电磁场的作用，部分电磁波信号会被传输到耦合传输线6上，这种电路实现了在不干扰主传输线3上的电磁波传输的同时，在耦合端口4获取主传输线3上传输的电磁波。
以无孔耦合器为对比例，结构如图1和2所示。如图3所示，由未改进的传统结构的仿真结果可以看出来：S11:-29，S31:-20，S41:-29。
在无孔耦合器的设计中，奇偶模之间不同的相位速度导致了较低的隔离度，目前提高方向性的手段大多采用电容加载或者再注入的补偿手段，波浪形微带耦合线、城墙线耦合结构与介质覆盖的手段也被用于实现耦合器的高方向性，下面以一种采用改变上层基板的介质物理结构改善隔离度实现高方向性的电气指标。
定向耦合器的经典分析方法是奇偶模分析法，奇偶模分析法的基本假设如下：
(1)线上为TEM波；
(2)2根微带线的参量相同；
(3)微带线完全置于均匀介质中；
(4)微带线损耗可忽略不计；
(5)耦合微带线只工作于偶模及奇模的工作状态。
基于奇偶模分析法，理想均匀介质中定向耦合器的理想无反射条件与理想隔离条件为:
式中下标e，o分别代表偶模与奇模，理想均匀介质中奇模与偶模的相速度数相同的。在实际应用中微带线并不满足以上假设，实际中微带线处在介质板并不是完全理想的均匀介质，由于电场在具有一定误差的介质基片中，则对应于奇偶模的情况有不同的等效介电常数εup和εdown，故奇偶模的相速度也不相等的，此时S41e和S41o就不再相等。
奇偶模的传输系数不能抵消而有信号泄露，不能维持理想方向性条件，所以传统的定向耦合器隔离度不高，所以我们可以在介质中添加可以改变基板等效介电常数的直接，来改变基板的等效节点常数，通过软件优化来使得上下两层基板的等效介电常数εup和εdown尽可能的接近。
如图4、图5和图7所示：在上层基板的强耦合处开一个圆孔7或者开一个缝隙8，改变了介质的结构从而改变了电磁场的耦合方式进而影响奇偶模的相速来改善隔离度提升定向性。这种通过改变介质结构的方式理论推导比较复杂，要从导出的公式入手计算电磁波的传播方式进而分析如何改变的耦合器的隔离度进而提升方向性也比较费事，所以我们借助计算机来分析这种影响更加便利。
如图6所示，介质开孔结构的仿真结果：S11:-32，S31:-20，S41:-36。
如图8所示，介质开缝结构的仿真结果：S11:-29，S31:-20，S41:-36。
从仿真结果可以看出，这两种方式都改善了耦合器的隔离度提升方向性，而且开孔方式不但改善了隔离度提升了方向性还改善了输入驻波。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高定向性耦合器，包括布线基板，以及设置在布线基板上的输入端口、输出端口、耦合端口以及隔离端口，其特征在于：所述输入端口和输出端口之间为主传输线，所述耦合端口和隔离端口之间为耦合传输线；所述布线基板包括上基板、导体层和下基板，在上基板的强耦合处开有一个孔，通过改变介质的结构而改变电磁场的耦合方式进而影响奇偶模的相速来改善隔离度提升定向性。
2.根据权利要求1所述的高定向性耦合器，其特征在于：所述基板的强耦合处位于主传输线和耦合传输线的中段。
3.根据权利要求1所述的高定向性耦合器，其特征在于：所述孔为圆孔或缝隙。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721330251.1U CN207338604U (zh) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | 一种高定向性耦合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721330251.1U CN207338604U (zh) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | 一种高定向性耦合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207338604U true CN207338604U (zh) | 2018-05-08 |
Family
ID=62365147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721330251.1U Active CN207338604U (zh) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | 一种高定向性耦合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207338604U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110071355A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-30 | 成都芯图科技有限责任公司 | 一种基于芯片的定向耦合器及集成结构 |
-
2017
- 2017-10-17 CN CN201721330251.1U patent/CN207338604U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110071355A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-30 | 成都芯图科技有限责任公司 | 一种基于芯片的定向耦合器及集成结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103050755A (zh) | M通道耦合器 | |
| Shi et al. | Compact differential power divider with enhanced bandwidth and in‐phase or out‐of‐phase output ports | |
| CN101958450A (zh) | 表面贴装式耦合器中内部耦合结构 | |
| CN101990357B (zh) | 信号传输装置 | |
| CN103338019A (zh) | 巴伦电路 | |
| CN108123196B (zh) | 基于竖直双面平行带线的宽带滤波集成立体巴伦 | |
| CN105226367A (zh) | 加载延时线的高方向性微带线定向耦合器 | |
| CN207338604U (zh) | 一种高定向性耦合器 | |
| CN102856620A (zh) | 一种采用叠层结构的巴伦 | |
| CN205355223U (zh) | 一种片式叠层定向耦合器 | |
| CN202454709U (zh) | 一种定向耦合器 | |
| CN104053299A (zh) | 差分无源均衡器 | |
| Li et al. | Sharp‐rejection and ultra‐wide bandstop filter with five transmission zero frequencies | |
| CN103035995A (zh) | 基于大功率应用的平面微带平衡到平衡的功率分配器 | |
| EP1568099B1 (en) | A circuit that taps a differential signal | |
| CN101931856B (zh) | 信号传输装置 | |
| CN206471473U (zh) | 基于开路枝节的双频宽边耦合定向耦合器 | |
| Oh et al. | Wideband common noise suppression filter based on coupled microstrip lines and edge‐coupled coplanar waveguides | |
| CN107039717B (zh) | 一种空间耦合差分介质波导滤波器 | |
| CN206340652U (zh) | 包含陶瓷微带的射频垂直过渡结构 | |
| Feng et al. | Narrow‐band balanced filtering network using coupled lines loaded with stubs | |
| CN207753148U (zh) | 一种微波传输线匹配结构 | |
| CN201708239U (zh) | 表面贴装式耦合器中内部耦合结构 | |
| TWM599507U (zh) | 使用串列環形地平面結構之寬頻共模抑制濾波裝置 | |
| CN204216862U (zh) | 分波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210929 Address after: 200331 room d508 and D510, 5 / F, building 4, Lane 100, South Qilianshan Road, Putuo District, Shanghai Patentee after: Shanghai Aotai Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 200120 room 211-27, floor 2, building 1, No. 38, Debao Road, pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee before: SHANGHAI FULAI ELECTRONICS Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |