CN212542646U - 一种大功率双定向耦合器 - Google Patents
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Abstract
一种大功率双定向耦合器，包括由盖板、腔体构成的壳体，以及安装于壳体内的微带耦合器，所述的腔体上设有输入连接器、直通输出连接器、正向耦合输出连接器和反向耦合输出连接器，前述各连接器的连接端子均穿过腔体的侧壁伸入内部；所述的微带耦合器包括主传输线微带板和与之连接的耦合线微带板。本实用新型实现了功率容量大、结构尺寸较小、插损低、工作带宽宽的双定向耦合器。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频电路领域，特别涉及一种大功率双定向耦合器。
背景技术
在射频系统中广泛应用的定向耦合器，它的本质是将射频信号按一定的比例进行功率分配，将主传输线中传输的射频信号耦合出一部分，用于发射设备功率检测、校准以及监测天线口驻波比情况。
双定向耦合器一般为四端口模块，其中第一端口为输入端、第二端口为直通输出端；正向耦合端口与输入端相连，反向耦合端口与直通输出端相连。双定向耦合器的技术指标主要有耦合度、工作带宽、功率容量、插入损耗、耦合平坦度及隔离度。现有技术采用的1/4波长平行线耦合器，1/4 波长的参数限定限制了耦合器的体积，采用多级级联的结构导致该类耦合器体积大、功率容量小、频率覆盖范围有限。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有耦合器采用多级级联的结构导致体积大、功率容量小和频率覆盖范围有限的的问题，提出一种大功率双定向耦合器，实现了功率容量大、结构尺寸较小、插损低、工作带宽宽的双定向耦合器。
本实用新型的技术方案是：
本实用新型提供一种大功率双定向耦合器，该耦合器包括由盖板、腔体构成的壳体，以及安装于壳体内的微带耦合器；
所述的腔体上设有输入连接器、直通输出连接器、正向耦合输出连接器和反向耦合输出连接器，前述各连接器的连接端子均穿过腔体的侧壁伸入内部；
所述的微带耦合器包括主传输线微带板和与之连接的耦合线微带板；所述主传输线微带板包括主传输线，主传输线的一端为输入端，另一端为直通输出端，前述输入端与输入连接器伸入腔体内部的端子焊接，直通输出端与直通输出连接器伸入腔体内部的端子焊接；所述耦合线微带板上设有正向耦合微带线和反向耦合微带线，正向耦合微带线的正向耦合输出端通过正向大功率吸收式幅度均衡单元与正向耦合输出连接器伸入腔体内部的端子焊接，反向耦合器的反向耦合输出端通过反向大功率吸收式幅度均衡单元与反向耦合输出连接器伸入腔体内部的端子焊接。
进一步地，所述微带耦合器焊接在腔体的内部。
进一步地，所述正向大功率吸收式幅度均衡单元包括正向大功率吸收式幅度均衡模块和正向大功率隔离负R3，所述正向大功率吸收式幅度均衡模块包括电阻器R1-R2、电容器C1-C2和电感器L1-L3，其中电阻器R1的 R1A端与正向耦合微带线的30B端和电感器L1的L1A端相连，电阻器R1 的R1B端与电容器C1的C1A端和电感器L2的L2A端相连，电容器C1 的C1B端和电感器L2的L2B端相连并接地，电感器L1的L1B端与电阻器R2的R2A端和正向耦合输出连接器相连，电阻器R2的R2B端与电容器C2的C2A端和电感器L3的L3A端相连，电容器C2的C2B端和电感器L3的L3B端相连并接地，大功率隔离负载R3的R3A与正向耦合微带线的30C端相连，大功率隔离负载R3的R3B通过螺钉接地。
进一步地，所述反向大功率吸收式幅度均衡单元包括反向大功率吸收式幅度均衡模块和反向大功率隔离负R6，所述反向吸收式幅度均衡模块包含电阻器R4-R5、电容器C3-C4和电感器L4-L6，其中电阻器R6的R6B 端与反向耦合微带线的30E端和电感器L6的L6A端相连，电阻器R6的 R6A端与电容器C4的C4A端和电感器L4的L4A端相连，电容器C4的 C4B端和电感器L4的L4B端相连并接地，电感器L6的L6B端与电阻器R5的R5A端和反向耦合输出连接器相连，电阻器R5的R5B端与电容器 C3的C2A端和电感器L5的L5A端相连，电容器C3的C3B端和电感器 L5的L5B端相连并接地；电阻器R4的R4A与反向耦合微带线的30D端相连，电阻器R4的R4B通过螺钉接地。
进一步地，所述电阻器R1、R2、R5、R6均为功率电阻，前述电阻器均通过导热硅胶粘合在铜法兰上，前述铜法兰通过螺钉紧固在壳体上。
进一步地，所述腔体的底边一侧设有产品安装孔，用于将大功率双定向耦合器安装在所需的位置；腔体的侧壁顶部设有盖板安装孔，用于固定盖板。
进一步地，所述腔体内设有反向耦合隔墙、正向耦合隔墙和正反耦合隔墙；反向耦合隔墙和正向耦合隔墙分别设置于反向耦合微带线与主传输线微带板之间，以及正向耦合微带线与主传输线微带板之间，正反耦合隔墙设置于正向耦合微带线和反向耦合微带线之间。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的大功率双定向耦合器，采用主传输线微带板和耦合线微带板实现相结合，具有产品结构简单，实现工艺成熟，制作成本低的特点；采用大功率吸收式幅度均衡单元，有效吸收耦合端输出的多余功率信号，能够大幅提高双定向耦合器的耦合信号幅度稳定性。
本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为本实用新型大功率双定向耦合器的爆炸图。
图2为本实用新型大功率双定向耦合器的内部结构示意图。
图3为本实用新型中主传输线微带板和耦合线微带板连接结构图。
图4为本实用新型中主传输线微带板和耦合线微带板连接电路图。
图中：
1、盖板；2、主传输线微带板；3、耦合线微带板；4、腔体；5输入连接器，6直通输出连接器，7正向耦合输出连接器、8反向耦合输出连接器；
101、安装沉头螺钉；
201、输入端；202、主传输线；203、直通输出端；
301、正向耦合微带线；302、反向耦合微带线；303、正向耦合器输出端；304、反向耦合输出端；
401、产品安装孔；402、盖板安装孔；403、反向耦合隔墙；404、正向耦合隔墙；405正反耦合隔墙。
501、输入连接器安装螺栓；601、直通输出连接器安装螺栓；701、正向耦合输出连接器安装螺栓；801、反向耦合输出连接器安装螺栓。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。
如图1，一种大功率双定向耦合器，该耦合器包括由盖板1、腔体4构成的壳体，以及安装于壳体内的微带耦合器；
所述的腔体4上设有输入连接器5、直通输出连接器6、正向耦合输出连接器7和反向耦合输出连接器8，前述各连接器的连接端子均穿过腔体4 的侧壁伸入内部；
所述的微带耦合器包括主传输线微带板2和与之连接的耦合线微带板3；所述主传输线微带板2包括主传输线202，主传输线202的一端为输入端201，另一端为直通输出端203，前述输入端201与输入连接器5伸入腔体 4内部的端子焊接，直通输出端203与直通输出连接器6伸入腔体4内部的端子焊接；所述耦合线微带板3上设有正向耦合微带线301和反向耦合微带线302，正向耦合微带线301的正向耦合输出端303通过正向大功率吸收式幅度均衡单元与正向耦合输出连接器7伸入腔体4内部的端子焊接，反向耦合器302的反向耦合输出端304通过反向大功率吸收式幅度均衡单元与反向耦合输出连接器8伸入腔体4内部的端子焊接。
上述的大功率双定向耦合器，壳体内部设有微带耦合器，微带耦合器焊接在腔体4的内部。
上述的大功率双定向耦合器，微带耦合器由主传输线微带板2与耦合线微带板3组成，耦合线微带板3焊接在主传输线微带板2上。
上述的正向大功率吸收式幅度均衡单元包括正向大功率吸收式幅度均衡模块和正向大功率隔离负R3，所述正向大功率吸收式幅度均衡模块包括电阻器R1-R2、电容器C1-C2和电感器L1-L3，其中电阻器R1的R1A端与正向耦合微带线301的30B端和电感器L1的L1A端相连，电阻器R1 的R1B端与电容器C1的C1A端和电感器L2的L2A端相连，电容器C1 的C1B端和电感器L2的L2B端相连并接地，电感器L1的L1B端与电阻器R2的R2A端和正向耦合输出连接器7相连，电阻器R2的R2B端与电容器C2的C2A端和电感器L3的L3A端相连，电容器C2的C2B端和电感器L3的L3B端相连并接地，大功率隔离负载R3的R3A与正向耦合微带线301的30C端相连，大功率隔离负载R3的R3B通过螺钉接地。
上述的大功率双定向耦合器，反向大功率吸收式幅度均衡单元包括反向大功率吸收式幅度均衡模块和反向大功率隔离负R6，所述反向吸收式幅度均衡模块包含电阻器R4-R5、电容器C3-C4和电感器L4-L6，其中电阻器 R6的R6B端与反向耦合微带线302的30E端和电感器L6的L6A端相连，电阻器R6的R6A端与电容器C4的C4A端和电感器L4的L4A端相连，电容器C4的C4B端和电感器L4的L4B端相连并接地，电感器L6的L6B 端与电阻器R5的R5A端和反向耦合输出连接器8相连，电阻器R5的R5B 端与电容器C3的C2A端和电感器L5的L5A端相连，电容器C3的C3B 端和电感器L5的L5B端相连并接地；电阻器R4的R4A与反向耦合微带线302的30D端相连，电阻器R4的R4B通过螺钉接地。
上述的大功率双定向耦合器，所述电阻器R1、R2、R5、R6均为功率电阻，需进行散热处理，上述4只电阻器均使用导热硅胶粘合在铜法兰上，铜法兰在用螺钉紧固在壳体上。
上述的大功率双定向耦合器，适用于VHF/UHF频段，本方案的大功率双定向耦合器频率覆盖20MHz～520MHz，功率容量500W，耦合度为50dB，损耗不大于0.1dB，平坦度不大于±0.5dB，方向性大于20dB，定向耦合器的整体结构尺寸仅为82mm×52mm×25mm。
如图2，当射频信号从端口5向端口6传输的方向为正向，射频信号从端口6向端口5传输的方向为反向。对于双定向耦合器而言，5为输入端， 6为输出端，7为正向耦合端，8为反向耦合端。
本方案的大功率双定向耦合器具有结构尺寸小、通过功率容量大、工作频率宽、制造工艺简单的特点；具备大功率正反向耦合器稳定输出能力，更好的监测输入端功率电平的变化，又能准确监测输出端被反射回来的功率电平；在正反向耦合输出端匹配一个吸收式大功率均衡网络，提高了定向耦合在大功率工作情况下的耦合幅度输出稳定性，减少耦合度受大功率信号的影响。
以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (7)
1.一种大功率双定向耦合器，其特征在于，该耦合器包括由盖板（1）、腔体（4）构成的壳体，以及安装于壳体内的微带耦合器；
所述的腔体（4）上设有输入连接器（5）、直通输出连接器（6）、正向耦合输出连接器（7）和反向耦合输出连接器（8），前述各连接器的连接端子均穿过腔体（4）的侧壁伸入内部；
所述的微带耦合器包括主传输线微带板（2）和与之连接的耦合线微带板（3）；所述主传输线微带板（2）包括主传输线（202），主传输线（202）的一端为输入端（201），另一端为直通输出端（203），前述输入端（201）与输入连接器（5）伸入腔体（4）内部的端子焊接，直通输出端（203）与直通输出连接器（6）伸入腔体（4）内部的端子焊接；所述耦合线微带板（3）上设有正向耦合微带线（301）和反向耦合微带线（302），正向耦合微带线（301）的正向耦合输出端（303）通过正向大功率吸收式幅度均衡单元与正向耦合输出连接器（7）伸入腔体（4）内部的端子焊接，反向耦合微带线（302）的反向耦合输出端（304）通过反向大功率吸收式幅度均衡单元与反向耦合输出连接器（8）伸入腔体（4）内部的端子焊接。
2.根据权利要求1所述的大功率双定向耦合器，其特征在于，所述微带耦合器焊接在腔体（4）的内部。
3.根据权利要求1或2所述的大功率双定向耦合器，其特征在于，所述正向大功率吸收式幅度均衡单元包括正向大功率吸收式幅度均衡模块和正向大功率隔离负R3，所述正向大功率吸收式幅度均衡模块包括电阻器R1-R2、电容器C1-C2和电感器L1-L3，其中电阻器R1的R1A端与正向耦合微带线（301）的30B端和电感器L1的L1A端相连，电阻器R1的R1B端与电容器C1的C1A端和电感器L2的L2A端相连，电容器C1的C1B端和电感器L2的L2B端相连并接地，电感器L1的L1B端与电阻器R2的R2A端和正向耦合输出连接器（7）相连，电阻器R2的R2B端与电容器C2的C2A端和电感器L3的L3A端相连，电容器C2的C2B端和电感器L3的L3B端相连并接地，大功率隔离负载R3的R3A与正向耦合微带线（301）的30C端相连，大功率隔离负载R3的R3B通过螺钉接地。
4.根据权利要求1或2所述的大功率双定向耦合器，其特征在于，所述反向大功率吸收式幅度均衡单元包括反向大功率吸收式幅度均衡模块和反向大功率隔离负R6，所述反向大功率吸收式幅度均衡模块包含电阻器R4-R5、电容器C3-C4和电感器L4-L6，其中电阻器R6的R6B端与反向耦合微带线（302）的30E端和电感器L6的L6A端相连，电阻器R6的R6A端与电容器C4的C4A端和电感器L4的L4A端相连，电容器C4的C4B端和电感器L4的L4B端相连并接地，电感器L6的L6B端与电阻器R5的R5A端和反向耦合输出连接器（8）相连，电阻器R5的R5B端与电容器C3的C2A端和电感器L5的L5A端相连，电容器C3的C3B端和电感器L5的L5B端相连并接地；电阻器R4的R4A与反向耦合微带线（302）的30D端相连，电阻器R4的R4B通过螺钉接地。
5.根据权利要求3所述的大功率双定向耦合器，其特征在于，所述电阻器R1、R2、R5、R6均为功率电阻，前述电阻器均通过导热硅胶粘合在铜法兰上，前述铜法兰通过螺钉紧固在壳体上。
6.根据权利要求1所述的大功率双定向耦合器，其特征在于，所述腔体（4）的底边一侧设有产品安装孔（401），用于将大功率双定向耦合器安装在所需的位置；腔体（4）的侧壁顶部设有盖板安装孔（402），用于固定盖板（1）。
7.根据权利要求1所述的大功率双定向耦合器，其特征在于，所述腔体（4）内设有反向耦合隔墙（403）、正向耦合隔墙（404）和正反耦合隔墙（405）；反向耦合隔墙（403）和正向耦合隔墙（404）分别设置于反向耦合微带线（302）与主传输线微带板（2）之间，以及正向耦合微带线（301）与主传输线微带板（2）之间，正反耦合隔墙（405）设置于正向耦合微带线（301）和反向耦合微带线（302）之间。
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