CN214254694U

CN214254694U - 一种定向电桥

Info

Publication number: CN214254694U
Application number: CN202120686661.XU
Authority: CN
Inventors: 王鹏; 熊林江; 马兴望
Original assignee: Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-30

Abstract

一种定向电桥，包括第一端口、第二端口、第三端口、PCB板、同轴巴伦电路和功分电阻网络，其中功分电阻网络包括功分电阻电路和至少一组双微带片；每组双微带片都包括第一微带片和第二微带片，所述第一微带片和第二微带片分别设置于所述PCB板的第一面和第二面，并通过所述PCB板上的过孔电连接，以形成带状线结构。由于本实用新型的带状线结构与同轴电缆的阻抗匹配，因此通过带状线结构将同轴巴伦电路的内导体和外导体的平衡端，与第一端口、第三端口和所述功分电阻电路电连接，可以使得功分电阻网络与同轴电缆的波形传输方式接近，有利于波在功分电阻网络处实现信号分离，提高电桥的方向性及耦合度，减小直通损耗。

Description

一种定向电桥

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，具体涉及一种定向电桥。

背景技术

定向电桥和定向耦合器作为功率分配、合成的无源器件，在通信行业中存在十分广泛的应用。由于定向耦合器很难覆盖低频段，因此在低频段内基本使用定向电桥作为功率分配或合成器件。电桥有很多的实现方式，例如同轴电缆、微带线、矩形波导等。基于同轴巴伦和电阻功分技术的定向电桥，通过功分电路对同轴巴伦平衡端输出信号进行功率分配和相位叠加，实现功率耦合和定向传输，具有更低的工作频率，并且在低频段上的方向性更为理想、耦合频响更平坦，因此广泛应用于各仪器设备中。

因此，定向电桥在诸如微波技术领域等领域，是十分重要的电路器件，但目前其还有许多性能并不是十分令人满意，有进一步改进的空间。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种定向电桥，下面具体说明。

根据第一方面，一种实施例中提供一种定向电桥，包括：

第一端口、第二端口、第三端口；

PCB板，具有第一面和第二面；所述PCB板上设有多个过孔；

同轴巴伦电路，所述同轴巴伦电路包括同轴电缆和若干个套接在所述同轴电缆外的缆芯；所述同轴电缆包括同轴设置的外导体和内导体，所述同轴电缆的内导体的平衡端与第一端口电连接，非平衡端与第二端口电连接，所述同轴电缆的外导体的平衡端与第三端口电连接，非平衡端接地；所述同轴巴伦电路用于在第一端口作为输入端口时，通过其内导体的平衡端接收由第一端口输入的信号并通过内导体的不平衡端和外导体的平衡端输出，或用于在第二端口作为输入端口时，通过其内导体的非平衡端接收由第二端口输入的信号并通过内导体和外导体的平衡端输出；

功分电阻网络，电连接于所述第一端口、第三端口、所述同轴电缆的内导体的平衡端、所述同轴电缆的外导体的平衡端和地之间，用于在第一端口作为输入端口时，将所述同轴巴伦电路通过其内导体的不平衡端和外导体的平衡端所输出的信号进行处理并通过第二端口和第三端口输出，或用于在第二端口作为输入端口时，将所述同轴巴伦电路通过其内导体和外导体的平衡端所输出的信号进行处理并通过第一端口输出；所述功分电阻网络包括功分电阻电路和至少一组双微带片；所述双微带片用于将同轴巴伦电路的内导体和外导体的平衡端，与第一端口、第三端口和所述功分电阻电路电连接；其中，每组双微带片都包括第一微带片和第二微带片，所述第一微带片和第二微带片分别设置于所述PCB板的第一面和第二面，并通过所述PCB板上的过孔电连接，以形成带状线结构。

在其中一种可能实现方式中，所述双微带片包括第一组双微带片、第二组双微带片、第三组双微带片中的一者或多者；

所述第一组双微带片电连接于所述第一端口和所述同轴电缆的内导体的平衡端之间；

所述第二组双微带片电连接于所述同轴电缆的外导体的平衡端和所述功分电阻电路之间；

所述第三组双微带片电连接于所述同轴电缆的外导体的平衡端和所述功分电阻电路之间。

在其中一种可能实现方式中，所述功分电阻电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；所述电阻R1的第一端与定向电桥的第一端口电连接，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端电连接，所述电阻R2的第二端与定向电桥的第三端口电连接；所述电阻R3的第一端、所述电阻R4的第一端、所述电阻R5的第一端、所述电阻R6的第一端、所述电阻R7的第一端和所述电阻R8的第一端与所述同轴电缆的外导体的平衡端电连接；所述电阻R3的第二端和R4的第二端与定向电桥的第三端口电连接；所述电阻R5的第二端、所述电阻R6的第二端、所述电阻R7的第二端和所述电阻R8的第二端接地。

在其中一种可能实现方式中，所述第一组双微带片的第一微带片电连接于第一端口、所述电阻R1的第一端和所述同轴电缆的内导体的平衡端之间；

所述第二组双微带片的第一微带片电连接于所述电阻R3的第一端、电阻R5的第一端和所述同轴电缆的外导体的平衡端之间；所述第二组双微带片的第二微带片与所述电阻R4的第一端、所述电阻R6的第一端电连接；

所述第三组双微带片的第一微带片电连接于所述电阻R7的第一端和所述同轴电缆的外导体的平衡端之间；所述第三组双微带片的第二微带片与所述电阻R8的第一端电连接。

在其中一种可能实现方式中，所述PCB板设有镂空区域，用于放置所述同轴巴伦电路；所述同轴电缆的两端相较于所述缆芯突出以形成突出部，并分别固定于所述PCB板的镂空区域边缘；所述第一组双微带片的第一微带片的一端、所述第二组双微带片的第一微带片的一端和所述第三组双微带片的第一微带片的一端设置于所述PCB板的镂空区域边缘，并将所述同轴电缆的平衡端处的突出部包围；

具体地，所述第一组双微带片的第一微带片与所述同轴电缆的内导体的平衡端沿轴向相接；所述第二组双微带片的第一微带片位于所述同轴电缆的上侧；所述第三组双微带片的第一微带片位于所述同轴电缆的下侧。

在其中一种可能实现方式中，所述第一组双微带片与所述电阻R1的电连接，是通过所述第一组双微带片的第一微带片连接所述同轴电缆的内导体的平衡端的一端电连接的；

所述第二组双微带片的第一微带片与所述电阻R3的第一端、所述电阻R5的第一端的电连接，是通过所述第二组双微带片的第一微带片中远离所述同轴电缆外导体的平衡端的一端电连接的；所述第二组双微带片的第二微带片与所述电阻R4的第一端、所述电阻R6的第一端的电连接，是通过所述第二组双微带片的第二微带片中远离所述同轴电缆外导体的平衡端的一端电连接的；

所述第三组双微带片的第一微带片与所述电阻R7的第一端的电连接，是通过所述第三组双微带片的第一微带片中远离所述同轴电缆外导体的平衡端的一端电连接的；所述第三组双微带片的第二微带片与所述电阻R8的第一端的电连接，是通过所述第三组双微带片的第二微带片中远离所述同轴电缆外导体的平衡端的一端电连接的。

在其中一种可能实现方式中，所述第三组双微带片具有预设长度，并沿其长度方向摆放以使所述第三组双微带片与所述第一组双微带片平行。

在其中一种可能实现方式中，所述同轴巴伦电路至少包括两个套接在所述同轴电缆外的缆芯，每个缆芯固定于一固定层，所述固定层为无铜箔的PCB板结构。

在其中一种可能实现方式中，所述定向电桥还包括屏蔽腔，用于屏蔽外界干扰；所述屏蔽腔内部为双槽型结构，所述双槽型结构包括第一槽位和第二槽位；所述第一槽位用于放置所述PCB板、所述同轴巴伦电路和所述功分电阻网络；所述第二槽位位于第一槽位中，用于在所述第一槽位放置所述同轴巴伦电路时避让所述同轴巴伦电路中的缆芯。

在其中一种可能实现方式中，所述缆芯为铁氧体缆芯。

实施本实用新型实施例具有如下有益效果：

依据上述的定向电桥，由于本实用新型实施例通过双微带片形成带状线结构，该带状线结构与同轴电缆的阻抗匹配，因此通过带状线结构将同轴巴伦电路的内导体和外导体的平衡端，与第一端口、第三端口和所述功分电阻电路电连接，可以使得功分电阻网络与同轴电缆的波形传输方式接近，有利于波在功分电阻网络处实现信号分离，提高电桥的方向性及耦合度，减小直通损耗。

附图说明

图1为本申请的定向电桥在一种实施方式中的电路图；

图2为本申请的定向电桥在一种实施方式中的结构示意图；

图3为本申请的PCB板的第一面在一种实施方式中的结构示意图一；

图4为本申请的PCB板的第一面在一种实施方式中的结构示意图二；

图5为本申请的图4中A处的局部放大结构示意图；

图6为本申请的PCB板的第二面在一种实施方式中的结构示意图一；

图7为本申请的PCB板的第二面在一种实施方式中的结构示意图二；

图8为本申请的图7中B处的局部放大结构示意图；

图9为本申请的屏蔽腔在一种实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接；本申请所说“获取”，如无特别说明，均包括直接和间接获取。

发明人在研究定向电桥时，发现同轴电缆平衡端通常直接连接微带，并通过微带连接端口和功分电路，但是实际信号在微带和同轴电缆上的波形传输方式不一致；而波形传输方式的突变不利于信号的传输，易削弱定向电桥的方向性及耦合度，增大直通损耗。进一步研究发现，这是由于微带和同轴电缆上的阻抗不匹配所导致的。

考虑到微带和同轴电缆上的阻抗不匹配，导致信号在微带和同轴电缆上的波形传输方式不一致，易削弱定向电桥的方向性的这种现状和原因，本申请提出在PCB板的两面分别设置微带片以形成带状线结构，使得该带状线结构与同轴电缆的阻抗匹配，则可以实现该带状线结构与同轴电缆的波形传输方式接近，提高电桥的方向性。

请参考图1至8，一种实施例中，定向电桥包括第一端口100、第二端口200、第三端口300、PCB板400、同轴巴伦电路500和功分电阻网络600。

第一端口100和第二端口200之间的链路为直通链路；第三端口300为耦合端口；第二端口200和第三端口300之间具有隔离特性。

PCB板400具有第一面和第二面，PCB板400上设有多个过孔。一些实施例中，PCB板400的第一面和第二面可以分别为PCB板400的顶层和底层。一些实施例中，PCB板400可以设置镂空区域410，用于放置同轴巴伦电路500。一些实施例中，PCB板400上可以设置若干个结构螺孔420，有利于PCB板400充分接地。一些实施例中，PCB板400上设置的结构螺孔420数量可以为7个。

同轴巴伦电路500包括同轴电缆510和若干个套接在同轴电缆510外的缆芯520。一些实施例中，同轴巴伦电路500可以至少包括两个套接在同轴电缆510外的缆芯520，每个缆芯520固定于一固定层，固定层为无铜箔的PCB板结构。使用PCB板结构固定缆芯520的位置，可以让产品性能更加稳定可靠；缆芯520的数量调整会改善定向电桥的低频特性，数量越多频段越低。一些实施例中，缆芯520可以为铁氧体缆芯。同轴电缆510包括同轴设置的外导体和内导体，同轴电缆510的内导体的平衡端与第一端口100电连接，非平衡端与第二端口200电连接，同轴电缆510的外导体的平衡端与第三端口300电连接，非平衡端接地。一些实施例中，同轴电缆510的两端可以相较于缆芯520突出以形成突出部，并分别固定于PCB板400的镂空区域410边缘。同轴巴伦电路500用于在第一端口100作为输入端口时，通过其内导体的平衡端接收由第一端口100输入的信号并通过内导体的不平衡端和外导体的平衡端输出，或用于在第二端口200作为输入端口时，通过其内导体的非平衡端接收由第二端口200输入的信号并通过内导体和外导体的平衡端输出。

功分电阻网络600电连接于第一端口100、第三端口300、同轴电缆510的内导体的平衡端、同轴电缆510的外导体的平衡端和地之间，用于在第一端口100作为输入端口时，将同轴巴伦电路500通过其内导体的不平衡端和外导体的平衡端所输出的信号进行处理并通过第二端口200和第三端口300输出，或用于在第二端口200作为输入端口时，将同轴巴伦电路500通过其内导体和外导体的平衡端所输出的信号进行处理并通过第一端口100输出。一些实施例中，功分电阻网络600可以尽可能地靠近同轴电缆510，以减少装配引起的相位差。

功分电阻网络600包括功分电阻电路和至少一组双微带片。双微带片用于将同轴巴伦电路500的内导体和外导体的平衡端，与第一端口100、第三端口300和功分电阻电路电连接。

一些实施例中，功分电阻电路可以包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8。电阻R1的第一端与定向电桥的第一端口100电连接，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端电连接，电阻R2的第二端与定向电桥的第三端口300电连接。电阻R3的第一端、电阻R4的第一端、电阻R5的第一端、电阻R6的第一端、电阻R7的第一端和电阻R8的第一端与同轴电缆510的外导体的平衡端电连接。电阻R3的第二端和R4的第二端与定向电桥的第三端口300电连接。电阻R5的第二端、电阻R6的第二端、电阻R7的第二端和电阻R8的第二端接地。

每组双微带片都包括第一微带片和第二微带片，第一微带片和第二微带片分别设置于PCB板400的第一面和第二面，并通过PCB板400上的过孔电连接，以形成带状线结构。该带状线结构与同轴电缆的阻抗匹配，因此功分电阻网络600通过该带状线结构连接同轴电缆510时，可以使得功分电阻网络600与同轴电缆510的波形传输方式接近，有利于波在功分电阻网络600处实现信号分离，提高电桥的方向性及耦合度，减小直通损耗。一些实施例中，双微带片可以包括第一组双微带片、第二组双微带片、第三组双微带片中的一者或多者。

第一组双微带片电连接于第一端口100和同轴电缆510的内导体的平衡端之间。一些实施例中，第一组双微带片的第一微带片611可以电连接于第一端口100、电阻R1的第一端和同轴电缆510的内导体的平衡端之间。一些实施例中，第一组双微带片与电阻R1的电连接，可以是通过第一组双微带片的第一微带片611连接同轴电缆510的内导体的平衡端的一端电连接的。一些实施例中，第一组双微带片的第一微带片611与第一端口100的电连接可以是通过阻抗为50欧的微带线电连接的。第一组双微带片的第二微带片612通过PCB板400上的过孔电连接第一微带片611。

第二组双微带片电连接于同轴电缆510的外导体的平衡端和功分电阻电路之间。一些实施例中，第二组双微带片的第一微带片621可以电连接于电阻R3的第一端、电阻R5的第一端和同轴电缆510的外导体的平衡端之间。一些实施例中，第二组双微带片的第一微带片621与电阻R3的第一端、电阻R5的第一端的电连接，可以是通过第二组双微带片的第一微带片621中远离同轴电缆510外导体的平衡端的一端电连接的。一些实施例中，第二组双微带片的第二微带片622可以与电阻R4的第一端、电阻R6的第一端电连接。一些实施例中，第二组双微带片的第二微带片622与电阻R4的第一端、电阻R6的第一端的电连接，可以是通过第二组双微带片的第二微带片622中远离同轴电缆510外导体的平衡端的一端电连接的。

第三组双微带片电连接于同轴电缆510的外导体的平衡端和功分电阻电路之间。一些实施例中，第三组双微带片的第一微带片631可以电连接于电阻R7的第一端和同轴电缆510的外导体的平衡端之间。一些实施例中，第三组双微带片的第一微带片631与电阻R7的第一端的电连接，可以是通过第三组双微带片的第一微带片631中远离同轴电缆510外导体的平衡端的一端电连接的。一些实施例中，第三组双微带片的第二微带片632可以与电阻R8的第一端电连接。一些实施例中，第三组双微带片的第二微带片632与电阻R8的第一端的电连接，可以是通过第三组双微带片的第二微带片632中远离同轴电缆510外导体的平衡端的一端电连接的。一些实施例中，第三组双微带片具有预设长度，并沿其长度方向摆放以使第三组双微带片与第一组双微带片平行。一些实施例中，第三组双微带片可以尽可能地设置于靠近第一组双微带片所在位置。第三组双微带片与第一组双微带片平行、第三组双微带片可以尽可能地靠近第一组双微带片均可以使得功分电阻网络600与同轴电缆510的波形传输方式更加接近，提高电桥的方向性。

一些实施例中，第一组双微带片的第一微带片611的一端、第二组双微带片的第一微带片621的一端和第三组双微带片的第一微带片631的一端可以设置于PCB板400的镂空区域410边缘，并将同轴电缆510的平衡端处的突出部包围。具体地，第一组双微带片的第一微带片611与同轴电缆510的内导体的平衡端沿轴向相接；第二组双微带片的第一微带片621位于同轴电缆510的上侧；第三组双微带片的第一微带片631位于同轴电缆510的下侧。需要说明的是，上述的“上侧”和“下侧”是以附图中的定向电桥视角为参考时所定义的位置关系，本领域技术人员可以理解地，当定向电桥视角发生改变时此位置关系也会随之改变，不再赘述。

请参考图9，一些实施例中，定向电桥还可以包括屏蔽腔700，用于屏蔽外界干扰。一些实施例中，屏蔽腔700可以为长方体铝合金盒，表面氧化银色和拉丝。屏蔽腔700可以分别在第一端口100、第二端口200和第三端口300三处通孔，对外设置三个阴型接口，每个阴型接口的信号芯与屏蔽腔700内的对应端口通过焊锡电连接，屏蔽腔700外部设置螺钉以将三个阴型接口固定。屏蔽腔700内部为双槽型结构，双槽型结构包括第一槽位710和第二槽位720。第一槽位710用于放置PCB板400、同轴巴伦电路500和功分电阻网络600。第二槽位720位于第一槽位710中，用于在第一槽位710放置同轴巴伦电路500时避让同轴巴伦电路500中的缆芯520。

下面对本实用新型的定向电桥的工作原理进行说明。

在正向传输时，第一端口100作为输入端口，第二端口200作为直通端口，第三端口300作为耦合端口；第一端口100输入的信号通过功分电阻网络600完成功率定比分配，一部分信号从第三端口300输出，另一部份信号通过同轴电缆510的内导体加载到第二端口200并输出；反向传输时，第二端口200作为输入端口，第一端口100作为输出端口，第二端口200和第三端口300之间具有隔离特性；信号由第二端口200输入并通过同轴巴伦电路500变换后，在同轴电缆510的内导体和外导体平衡端分别输出，两个平衡端输出的信号由功分电阻网络600完成功率定比分配后，在第三端口300等幅反向叠加，功率相消，第三端口300没有输出，实现第二端口200到第三端口300的隔离。

以上就是本实用新型的一些实施例中定向电桥的说明，本实用新型的定向电桥能够使同轴电缆和连接同轴电缆的微带片具有相近的波形传输方式，增强定向电桥的方向性及耦合度，减小直通损耗。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.一种定向电桥，其特征在于，包括：

第一端口、第二端口、第三端口；

PCB板，具有第一面和第二面；所述PCB板上设有多个过孔；

2.如权利要求1所述的定向电桥，其特征在于，所述双微带片包括第一组双微带片、第二组双微带片、第三组双微带片中的一者或多者；

3.如权利要求2所述的定向电桥，其特征在于，所述功分电阻电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；所述电阻R1的第一端与定向电桥的第一端口电连接，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端电连接，所述电阻R2的第二端与定向电桥的第三端口电连接；所述电阻R3的第一端、所述电阻R4的第一端、所述电阻R5的第一端、所述电阻R6的第一端、所述电阻R7的第一端和所述电阻R8的第一端与所述同轴电缆的外导体的平衡端电连接；所述电阻R3的第二端和R4的第二端与定向电桥的第三端口电连接；所述电阻R5的第二端、所述电阻R6的第二端、所述电阻R7的第二端和所述电阻R8的第二端接地。

4.如权利要求3所述的定向电桥，其特征在于，所述第一组双微带片的第一微带片电连接于第一端口、所述电阻R1的第一端和所述同轴电缆的内导体的平衡端之间；

5.如权利要求4所述的定向电桥，其特征在于，所述PCB板设有镂空区域，用于放置所述同轴巴伦电路；所述同轴电缆的两端相较于所述缆芯突出以形成突出部，并分别固定于所述PCB板的镂空区域边缘；所述第一组双微带片的第一微带片的一端、所述第二组双微带片的第一微带片的一端和所述第三组双微带片的第一微带片的一端设置于所述PCB板的镂空区域边缘，并将所述同轴电缆的平衡端处的突出部包围；

6.如权利要求5所述的定向电桥，其特征在于，所述第一组双微带片与所述电阻R1的电连接，是通过所述第一组双微带片的第一微带片连接所述同轴电缆的内导体的平衡端的一端电连接的；

7.如权利要求2所述的定向电桥，其特征在于，所述第三组双微带片具有预设长度，并沿其长度方向摆放以使所述第三组双微带片与所述第一组双微带片平行。

8.如权利要求1所述的定向电桥，其特征在于，所述同轴巴伦电路至少包括两个套接在所述同轴电缆外的缆芯，每个缆芯固定于一固定层，所述固定层为无铜箔的PCB板结构。

9.如权利要求1所述的定向电桥，其特征在于，还包括屏蔽腔，用于屏蔽外界干扰；所述屏蔽腔内部为双槽型结构，所述双槽型结构包括第一槽位和第二槽位；所述第一槽位用于放置所述PCB板、所述同轴巴伦电路和所述功分电阻网络；所述第二槽位位于第一槽位中，用于在所述第一槽位放置所述同轴巴伦电路时避让所述同轴巴伦电路中的缆芯。

10.如权利要求1所述的定向电桥，其特征在于，所述缆芯为铁氧体缆芯。