CN209183703U - 具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器 - Google Patents

Abstract

具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器，该耦合器由相互连接的4根导线耦合线结构组成，四条耦合线并排设置、间距相等、宽度相等、线长相等，有助于补偿耦模和奇模相速不相等，提高带宽，具有超宽带特性；该耦合线都有同样的宽度和间距，其线长是为中心频率的1/3‑3/5波导波长，能实现在614MHz‑960MHz工作频带内，耦合强度随着工作频率的增大，有效改善了低频水平面半功率角的大小，较小影响其高频水平面波束，可以有效的改善基站阵列天线水平面半功率角的收敛度，修正方向图，避免产生信号的越区覆盖和覆盖范围不足的现象。

Description

具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器

技术领域

本实用新型涉及耦合器，具体说的是具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器。

背景技术

为降低风荷载，基站天线的宽度要求越窄越好，由于天线宽度过窄，目前超宽带多频多端口基站天线普遍存在水平面半功率角整体偏宽而导致信号越区覆盖的现象，天线工程师普遍采用Lange定向耦合器连接多频多端口基站天线两列振子的方式，利用耦合达到改善基站天线低频水平面波束偏宽的问题，由于Lange定向耦合器在整个工作频带内的耦合系数基本为一个定值，即耦合强度不会随着频率变化，虽然改善了基站天线低频水平面波速偏宽的问题，但是同时也会产生基站天线高频水平面波束过窄的现象，导致基站天线发射信号覆盖范围不足，影响基站外围用户正常使用。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器，合理调整微带耦合线线长和线宽以及耦合线之间间距，实现频率选择特性，即低频耦合强度较大、高频耦合强度较小的选频特性。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器，包括设置在介质基板正面的Lange电桥、设置在介质基板背面的敷铜地、输入端、直通端、隔离端和耦合端，Lange电桥分别与输入端、直通端、隔离端和耦合端电连接，所述的Lange电桥包括四条并排设置、间距相等、宽度相等、线长相等的耦合线，四条耦合线的线长均为1/3-3/5中心频率波导波长，四条耦合线由依次排列的第一耦合线、第二耦合线、第三耦合线和第四耦合线组成，输入端和直通端通过第一耦合线和第三耦合线连通，第一耦合线和第三耦合线通过金属化通孔A在介质基板的背面连接，隔离端和耦合端通过第二耦合线和第四耦合线连通，第二耦合线和第四耦合线通过金属化通孔B在介质基板的背面连接。

本实用新型所述的输入端、直通端、隔离端和耦合端的首端均设有阶梯阻抗变换的微带结构。

本实用新型有益效果是：本实用新型工作在614MHz-960MHz频带内，该耦合器由相互连接的4根导线耦合线结构组成，有助于补偿耦模和奇模相速不相等，提高带宽，具有超宽带特性；该耦合线都有同样的宽度和间距，其线长是为中心频率的1/3-3/5波导波长，能实现在614MHz-960MHz工作频带内，耦合强度随着工作频率的增大，在-6dB~-16dB范围内递减，形成选频特性，同时输入端和隔离端能达到-25dB的高隔离度；这种具有选频特性的耦合器运用在超宽带多频多端口基站天线中，有效改善了低频水平面半功率角的大小，较小影响其高频水平面波束，可以有效的改善基站阵列天线水平面半功率角的收敛度，修正方向图，避免产生信号的越区覆盖和覆盖范围不足的现象。

附图说明

图1为本实用新型的正面示意图；

图2为本实用新型的背面示意图；

图3为本实用新型与基站天线的拓扑结构图；

图中：1、输入端，2、隔离端，3、直通端，4、耦合端，5、第一耦合线，6、第三耦合线，7、第二耦合线，8、第四耦合线，9、介质基板，10、金属化通孔A，11、金属化通孔B，12、敷铜地，13、馈电用金属化通孔。

具体实施方式

如图1、图2所示，具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器，包括设置在介质基板9正面的Lange电桥、设置在介质基板9背面的敷铜地12、输入端1、直通端3、隔离端2和耦合端4，Lange电桥分别与输入端1、直通端3、隔离端2和耦合端4电连接，输入端1、直通端3、隔离端2和耦合端4用于与外部器件连接实现馈电。

Lange电桥包括四条并排设置、间距相等、宽度相等、线长相等的耦合线，四条耦合线由依次排列的第一耦合线5、第二耦合线7、第三耦合线6和第四耦合线8组成，即第一耦合线5、第二耦合线7、第三耦合线6和第四耦合线8的线长和彼此之间的间距都是相等的，调整耦合线线长和间距S可以实现不同的耦合强度，取其线长为1/3-3/5的中心频率波导波长，间距S均为0.20-0.23mm，实现在614MHz-960MHz工作频带内，耦合强度S41随着工作频率的增大，在-6dB~-16dB范围内递减，实现选频特性，最优的选择为线长为中心频率的1/2波导波长，间距S均为0.20-0.23mm。

输入端1和直通端3通过第一耦合线5和第三耦合线6连通，第一耦合线5和第三耦合线6通过金属化通孔A10在介质基板9的背面连接，如图1所示，即第一耦合线5和第三耦合线6的右侧端连接至输入端1上，第一耦合线5的左侧端连接至直通端3，第三耦合线6的左侧端在介质基板9的背面与第一耦合线5的另一端连接。隔离端2和耦合端4通过第二耦合线7和第四耦合线8连通，第二耦合线7和第四耦合线8通过金属化通孔B11在介质基板9的背面连接，如图1所示，即第二耦合线7和第四耦合线8的左侧端连接至隔离端2上，第四耦合线8的右侧端连接至耦合端4，第二耦合线7的右侧端在介质基板9的背面与第四耦合线8的右侧端连接。这样相互连接的耦合线可以提高边缘耦合，有助于补偿耦模和奇模相速的不相等，并能够增大一倍频程或者更大的带宽。

输入端1、直通端3、隔离端2和耦合端4的首端均设有阶梯阻抗变换的微带结构，该种结构可实现50欧姆的输入阻抗，与外部的器件有较好的匹配连接。

如图2，具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器与基站阵列天线的拓扑结构，根据基站天线主列振子合成方向图水平面波束的发散情况，同时考虑移相器各输出端口的的功分比，合理选择振子（振子的位置和数量）与选频Lange耦合器连接，这里选择的是主列振子和副列振子的3号和7号2个振子，主列的3号和7号振子分别于与对应的选频Lange耦合器A和选频Lange耦合器B的直通端连接，副列振子的3号和7号振子分别于与对应的选频Lange耦合器A和选频Lange耦合器B的耦合端连接，当主列振子正常工作时，能量通过选频选频Lange耦合器A和选频Lange耦合器B耦合到副列振子的3号和7号振子上，使得副列振子的3号和7号振子同时工作，由于选频Lange耦合器特有的低频强耦合，高频弱耦合的特性，使得耦合到副列振子的能量在614MHz-960MHz工作频带内，随着工作频率的增大，在-6dB~-16dB范围内递减，实现改善基站天线主列水平面半功率角的收敛度，使基站天线发射信号覆盖区域更加理想，反之副列天线可以得到相同效果。

Claims (2)

1.具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器，包括设置在介质基板（9）正面的Lange电桥、设置在介质基板（9）背面的敷铜地（12）、输入端（1）、直通端（3）、隔离端（2）和耦合端（4），Lange电桥分别与输入端（1）、直通端（3）、隔离端（2）和耦合端（4）电连接，其特征在于：所述的Lange电桥包括四条并排设置、间距相等、宽度相等、线长相等的耦合线，四条耦合线的线长均为1/3-3/5中心频率波导波长，四条耦合线由依次排列的第一耦合线（5）、第二耦合线（7）、第三耦合线（6）和第四耦合线（8）组成，输入端（1）和直通端（3）通过第一耦合线（5）和第三耦合线（6）连通，第一耦合线（5）和第三耦合线（6）通过金属化通孔A（10）在介质基板（9）的背面连接，隔离端（2）和耦合端通过第二耦合线（7）和第四耦合线（8）连通，第二耦合线（7）和第四耦合线（8）通过金属化通孔B（11）在介质基板（9）的背面连接。

2.如权利要求1所述的具有选频特性的超宽带Lange定向耦合器，其特征在于：输入端（1）、直通端（3）、隔离端（2）和耦合端（4）的首端均设有阶梯阻抗变换的微带结构。