CN211062839U - 一种三进三出耦合电桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三进三出耦合电桥，其特征在于，包括第一电桥、第二电桥和耦合器，第一电桥、第二电桥和耦合器并行排列，耦合器为对称结构，第一电桥和第二电桥均为非对称结构；耦合器设于第一电桥和第二电桥之间，耦合器分别与第一电桥、第二电桥通过同轴线连接，第一电桥与第二电桥之间通过相位匹配线连接。本实用新型使用对称式4.8DB耦合器加非对称式3DB电桥设计，可以将3DB电桥尺寸大幅缩小到对称式的近一半，同时相位匹配不会改变。另外，本实用新型减少了设计的成本。

Description

一种三进三出耦合电桥

技术领域

本实用新型涉及一种三进三出耦合电桥，属于移动无线通信领域。

背景技术

三进三出耦合电桥由3dB耦合电桥演变而来，最初使用3dB电桥耦合邻频或非邻频射频信号，由于通信行业对多路信号合成需求，4进4出耦合矩阵(由4个3DB电桥构成)被研发出来。之后三进三出耦合矩阵被提出是由于大型蜂窝基站需要同时使用3个扇区以做到更好的信号覆盖及最佳的功率利用率。

目前通信领域，三进三出耦合矩阵一般覆盖700MHz到2.7GHz的频率，随着第五代移动通信对此类产品的需求，迫切需要将原有的覆盖频率扩展到3.8GHz。进一步考虑到兼容Tetra；GSM-R；PMR等为专业无线移动和公共安全功能的频率，向下频率覆盖需要达到380MHz。

目前3DB、4.8DB、6DB等耦合器(电桥)按耦合结构可分为对称阶梯耦合(如图6所示)，非对称阶梯耦合(如图7所示)和连续耦合(如图8所示)等。

传统三进三出耦合电桥如CN205752480U是由对称结构的两个3DB电桥和对称结构的一个4.8DB耦合器构成，通过一段相位匹配传输线达到相位匹配的要求，从而达到输入端口到每一个输出端口的能量基本相同.由于耦合器的信号合成效果，使三路输入信号合成并均匀的输送到耦合矩阵的各输出端口。由于传统的三进三出内部使用的都是对称式结构，在频率带宽一定的情况下，其结构长度是一定的，也就是说无论3DB电桥还是4.8DB耦合器都是相同的长度，为实现结构上的紧凑需要额外从4.8DB耦合器的一个输入和一个输出端口分别引出50欧姆传输线到腔体的外侧，这也更加增加了整体尺寸。

如图3所示，传统三进三出耦合电桥的结构如下，①、②端口均为3DB电桥的输入端口，③端口为4.8DB电桥的输入端口，④、⑤端口均为3DB电桥的输出端口，⑥端口为4.8DB电桥的输出端口。

传统的三进三出耦合电桥由于内部不管是3DB电桥还是4.8DB耦合器都是由对称结构构成，加上相位匹配线，在一般带宽的产品设计中体积及长度已经相对过大，由于要求对频率向低频扩展，和对带宽的大幅增加，尺寸会呈倍数增加，继续采用此种技术实现会大幅增加成本无法实现商用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何在不改变性能的情况下，减小三进三出耦合电桥的尺寸，减小成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种三进三出耦合电桥，其特征在于，包括第一电桥、第二电桥和耦合器，第一电桥、第二电桥和耦合器并行排列，耦合器为对称结构，第一电桥和第二电桥均为非对称结构；耦合器设于第一电桥和第二电桥之间，耦合器分别与第一电桥、第二电桥通过同轴线连接，第一电桥与第二电桥之间通过相位匹配线连接。

优选地，所述的第一电桥和第二电桥相对于耦合器在结构上采用相反布局。

优选地，所述的第一电桥和第二电桥均为3DB电桥；耦合器为4.8DB耦合器。

优选地，所述的耦合器为9级对称结构；第一电桥和第二电桥均为5级非对称结构。

优选地，所述的三进三出耦合电桥的频率覆盖为380-3800MHz。

优选地，所述的相位匹配线的电长度与耦合器的电长度相等。

优选地，所述的相位匹配线设于耦合电桥的背面，并横跨耦合器。

优选地，所述的耦合电桥上的周围设有三个输入端口和三个输出端口，三个输入端口分别为第一端口、第二端口、第三端口，三个输出端口分别为第四端口、第五端口、第六端口；第一电桥上设有第十一电桥端口、第十二电桥端口、第十三电桥端口、第十四电桥端口；第二电桥上设有第二十一电桥端口、第二十二电桥端口、第二十三电桥端口、第二十四电桥端口；耦合器上设有第一耦合端口、第二耦合端口、第三耦合端口、第四耦合端口；

第一端口连接第三耦合端口，第二端口、第三端口分别连接第十四电桥端口和第十二电桥端口；第六端口连接第四耦合端口，第四端口、第五端口分别连接第二十四电桥端口和第二十二电桥端口；第一耦合端口、第二耦合端口分别与第十一电桥端口、第二十三电桥端口通过同轴线连接，第十三电桥端口通过相位匹配线连接第二十一电桥端口。

本实用新型使用对称式4.8DB耦合器加非对称式3DB电桥设计，可以将3DB电桥尺寸大幅缩小到对称式的近一半，同时相位匹配不会改变。另外，本实用新型减少了设计的成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种三进三出耦合电桥的具体结构示意图(立体结构)；

图2为本实用新型的一种三进三出耦合电桥的具体结构示意图(片状结构)；

图3为传统三进三出耦合电桥的示意图；

图4为假设采用对称式设计的4.8DB耦合器和两个对称式设计的3DB电桥并排设计的三进三出耦合电桥的示意图；

图5为本实用新型的一种三进三出耦合电桥的示意图；

图6为对称阶梯耦合的示意图；

图7为非对称阶梯耦合的示意图；

图8为连续耦合的示意图；

图9为带有盖板的三进三出耦合电桥的侧向截面示意图(立体结构)；

图10为带有盖板的三进三出耦合电桥的侧向截面示意图(片状结构)。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

本实用新型为一种三进三出耦合电桥，如图1所示，其使用对称式4.8DB耦合器加非对称式3DB电桥设计，可以将3DB电桥尺寸大幅缩小到对称式的近一半，同时相位匹配不会改变。第一电桥1、第二电桥2均为非对称式3DB电桥，相比对称式电桥设计，在实现同样的频率带宽下，其尺寸更短。耦合器3为对称式4.8DB耦合器。

本实用新型的三进三出耦合电桥，其频率覆盖380-3800MHz，4.8DB耦合器采用9级对称设计，3DB电桥采用5级非对称结构设计。

本实用新型采用2个非对称结构3DB电桥加对称结构4.8DB耦合器连接组成的三进三出耦合电桥的设计。2个非对称结构3DB电桥和一个4.8DB耦合器并行排列设计。两个3DB电桥相对于4.8DB耦合器在结构上采用相反布局。

本实用新型将第一电桥1、第二电桥2和耦合器3并行排列，达到尺寸上的最佳。由于4.8DB耦合器还是对称结构，而3DB电桥缩短了近一倍，端口排列仍然可以达到均匀分布，使产品尺寸上达到最佳。耦合器3设于第一电桥1和第二电桥2之间，耦合器3分别与第一电桥1、第二电桥2通过同轴线连接，第一电桥1与第二电桥2之间通过相位匹配线5连接。即相位匹配线5需要连接两个3DB电桥的端口，而且电长度和4.8DB耦器的电长度必须一样，故将其设计到耦合电桥背面，横跨4.8DB耦合器，达到设计上的紧凑。

本实施例中，第一电桥1为输入端非对称式3DB电桥，第二电桥2为输出端非对称式3DB电桥，相位匹配线5为相位匹配50欧姆传输线，相位匹配线5的电长度必须与耦合器3的电长度相等。同轴线为50欧姆同轴线。

如图1所示，本实用新型的耦合电桥上的周围设有三个输入端口和三个输出端口，定义：三个输入端口分别为第一端口41、第二端口42、第三端口43；三个输出端口分别为第四端口44、第五端口45、第六端口46。(反之亦可，即三个输入端口分别为第四端口44、第五端口45、第六端口46；三个输出端口分别为第一端口41、第二端口42、第三端口43)。

第一电桥1上设有第十一电桥端口11、第十二电桥端口12、第十三电桥端口13、第十四电桥端口14；第二电桥2上设有第二十一电桥端口21、第二十二电桥端口22、第二十三电桥端口23、第二十四电桥端口24；耦合器3上设有第一耦合端口31、第二耦合端口32、第三耦合端口33、第四耦合端口34。

第一端口41连接4.8DB耦合器的第三耦合端口33，第二端口42、第三端口43分别连接输入端3DB电桥(即第一电桥1)的第十四电桥端口14和第十二电桥端口12。

第六端口46连接4.8DB耦合器的第四耦合端口34，第四端口44、第五端口45分别连接输出端3DB电桥(即第二电桥2)的第二十四电桥端口24和第二十二电桥端口22。

4.8DB耦合器设置在结构中间，4.8DB耦合器的第一耦合端口31、第二耦合端口32分别与3DB电桥的第十一电桥端口11、第二十三电桥端口23通过50欧姆同轴线连接，输入端3DB电桥的第十三电桥端口13通过50欧姆相位匹配线通过下层(由于上部需要设置盖板，连接两个3DB电桥的50欧姆相位匹配线需穿过4.8DB耦合器下部在本实用新型的三进三出耦合电桥的腔体内连接，如图9所示)连接输出端3DB电桥的第二十一电桥端口21。此相位匹配线的电长度与4.8DB耦合器电长度相等。

如图4、图5所示，③端口为图1中的第一端口41，①、②端口为图1中的第二端口42、第三端口43，⑥端口为图1中的第六端口46，④、⑤端口为图1中的第四端口44、第五端口45。

如图4所示，假设采用对称式设计的4.8DB耦合器和两个对称式设计的3DB电桥并排设计，虽然可以减小产品尺寸，但是端口还是需要50欧姆不规则延长线，使②③以及⑤⑥端口之间的设计距离达到标准。

因此，本实用新型的一种三进三出耦合电桥，采用3DB电桥的非对称设计以及4.8DB耦合器的对称式设计，如图5所示，使各端口排列实现均匀的等分设计，端口50欧姆延长线为同轴直连设计，对三进三出的隔离以及驻波指标提供了最佳保证。

实施例2

本实施例中，如图2所示，本实用新型的三进三出耦合电桥使用的内导体为片状结构，其覆盖频率为380-3800MHz。

将第一电桥1改为第三电桥10；第二电桥2改为第四电桥20；耦合器3改为第一耦合器30；相位匹配线5改为第一相位匹配线50。

第一端口41、第二端口42、第三端口43分别连接4.8DB耦合器和输入3DB电桥的输入端口。

第六端口46、第四端口44、第五端口45分别连接4.8DB耦合器和输入3DB电桥的输输出端口。

两个3DB电桥内部通过50欧姆相位匹配线通过下层(由于上部需要设置盖板，连接两个3DB电桥的50欧姆相位匹配线需穿过4.8DB耦合器下部在本实用新型的三进三出耦合电桥的腔体内连接，如图10所示)连接，另外两个端口分别连接4.8DB耦合器两个端口。

其他与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种三进三出耦合电桥，其特征在于，包括第一电桥(1)、第二电桥(2)和耦合器(3)，第一电桥(1)、第二电桥(2)和耦合器(3)并行排列，耦合器(3)为对称结构，第一电桥(1)和第二电桥(2)均为非对称结构；耦合器(3)设于第一电桥(1)和第二电桥(2)之间，耦合器(3)分别与第一电桥(1)、第二电桥(2)通过同轴线连接，第一电桥(1)与第二电桥(2)之间通过相位匹配线(5)连接。

2.如权利要求1所述的一种三进三出耦合电桥，其特征在于，所述的第一电桥(1)和第二电桥(2)相对于耦合器(3)在结构上采用相反布局。

3.如权利要求1所述的一种三进三出耦合电桥，其特征在于，所述的第一电桥(1)和第二电桥(2)均为3DB电桥；耦合器(3)为4.8DB耦合器。

4.如权利要求1或3所述的一种三进三出耦合电桥，其特征在于，所述的耦合器(3)为9级对称结构；第一电桥(1)和第二电桥(2)均为5级非对称结构。

5.如权利要求4所述的一种三进三出耦合电桥，其特征在于，所述的三进三出耦合电桥的频率覆盖为380-3800MHz。

6.如权利要求1所述的一种三进三出耦合电桥，其特征在于，所述的相位匹配线(5)的电长度与耦合器(3)的电长度相等。

7.如权利要求6所述的一种三进三出耦合电桥，其特征在于，所述的相位匹配线(5)设于耦合电桥的背面，并横跨耦合器(3)。

8.如权利要求1所述的一种三进三出耦合电桥，其特征在于，所述的耦合电桥上的周围设有三个输入端口和三个输出端口，三个输入端口分别为第一端口(41)、第二端口(42)、第三端口(43)，三个输出端口分别为第四端口(44)、第五端口(45)、第六端口(46)；第一电桥(1)上设有第十一电桥端口(11)、第十二电桥端口(12)、第十三电桥端口(13)、第十四电桥端口(14)；第二电桥(2)上设有第二十一电桥端口(21)、第二十二电桥端口(22)、第二十三电桥端口(23)、第二十四电桥端口(24)；耦合器(3)上设有第一耦合端口(31)、第二耦合端口(32)、第三耦合端口(33)、第四耦合端口(34)；

第一端口(41)连接第三耦合端口(33)，第二端口(42)、第三端口(43)分别连接第十四电桥端口(14)和第十二电桥端口(12)；第六端口(46)连接第四耦合端口(34)，第四端口(44)、第五端口(45)分别连接第二十四电桥端口(24)和第二十二电桥端口(22)；第一耦合端口(31)、第二耦合端口(32)分别与第十一电桥端口(11)、第二十三电桥端口(23)通过同轴线连接，第十三电桥端口(13)通过相位匹配线(5)连接第二十一电桥端口(21)。

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