CN214898821U - 一种低插损耐高功率的3dB 90°电桥 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种3dB电桥，包括有上层金属片(1)和与上层金属片(1)平行设置的下层金属片(3)，上层金属片(1)和下层金属片(3)之间通过插入聚四氟乙烯绝缘介质(2)来将电桥桥臂进行固定。本专利设计的电桥在其工作频段内有较好的耦合效果，并产生90°相位输出功能；本专利在耦合臂(7)与桥臂(6)、桥臂(8)跨接处加入过渡桥臂(10)，在斜边(12)处形成切角，能显著提高阻抗匹配，降低插损；并且该电桥腔体采用空气介质阻抗变换槽(4)和空气介质阻抗变换槽(5)，所处介质环境损耗角正切值很小，故能将提电桥的耐功率能力提高至五百瓦以上；射频接头与内部桥臂跨接采用嵌入焊接工艺，牢固可靠，能大幅提高产品的可靠性。

Description

一种低插损耐高功率的3dB 90°电桥

技术领域

本实用新型涉及微波器件技术领域，具体是指一种低插损、高耐功率的3dB 90°电桥。

技术背景

随着通信行业发展，微波、毫米波器件的需求日益增加，3dB电桥作为功率合成、功率分配、功率检测、以及功放匹配保护的关键器件，广泛应用于各类功放系统，检测系统之中。伴随着产品的升级换代，相应的配套3dB电桥部件也必须满足系统的升级需求。

电桥作为天线单元乃至天线阵列使用中的器件高度阻抗匹配特性，低插损，高隔离，相位差恒定是必要的关键指标。作为能进行功率分配和双端口输出的电桥，十分适用于双馈电端口的低频圆极化天线，相位差90°既是天线所需圆极化的必备条件，同时也是电桥自身具备的性能特征，像平衡放大器，平衡混频器也会用到该类电桥。大型通信系统所需的功率都很高，这就要求各类单机需要满足耐功率的要求，因此一种耐高功率并能投入实际工程运用的电桥就显得十分重要。本专利发明的电桥适用于高功率运转的倍频程系统单机，以确保高效持续的为系统正常运转提供保证。

发明内容

本专利提供了一种低插损耐高功率的3dB 90°电桥，同时具有优异的阻抗匹配特性、相位差90°、高隔离度等特性。

一种低插损耐高功率的3dB 90°电桥,包括4个端口,分别为输入端口、隔离端口、输出端口1和输出端口2。上层金属片连接输入端口和输出端口1,下层金属片连接隔离端口和输出端口2,所述上层金属片和下层金属片相互平行。

在上层金属片上，桥臂1与桥臂3相互垂直，在斜边处切出45°角，形成两个135°朝内钝角，且桥臂1与桥臂3结合构成与耦合桥臂7等长的四分之一阻抗桥臂，实现阻抗匹配。

在上层金属片上，耦合臂经过两个135°钝角形成过渡桥臂，其中生成一个朝外的钝角和朝内的钝角，同时在两衔接的拐点生成安装固定孔位。

在上层金属片，以耦合臂几何中心为旋转中心，经由输入端输入将桥臂1，过渡桥臂，桥臂3依垂直桥臂宽面垂直线旋转180°对称生成新的桥臂1、过渡桥臂以及桥臂3。终端跨接对应输出端1。

上层金属片，包括两根等长的射频接头探针通过通孔来实现由输入端向内输入信号，跨接桥臂第一部分桥臂3并垂直结合桥臂2构成与耦合臂等长的四分之一阻抗桥臂，实现阻抗匹配。

下层金属片是将上层金属片以桥臂正中为几何中心，沿着桥臂下表面宽面水平线进行镜像翻转，并将新得到的桥臂向下平移相应的间距，得到一个隔离端口和一个输出端口。

在空气介质阻抗变化槽内部开出共四个安装孔来固定绝缘介质，绝缘介质与上层金属片与下层金属片相互垂直。在空气介质阻抗变化槽内部开出共四个固定通孔，与外腔体面垂直。

具体的，上层金属片与下层金属片特性阻抗为50欧姆。

与现有的技术相比,本专利具有以下有益效果：

该电桥在耦合臂与桥臂1、桥臂2跨接处加入过渡桥臂,减小了相邻桥臂因宽度不同的不连续性造成的影响,有效地降低了能量传输过程中这些不连续性所引起的能量的反射,改善了电桥的驻波,提高了端口间隔离度，降低插损。

在斜边处形成切角，能有效的改善阻抗匹配的特性；整体腔体封闭起到电磁屏蔽的作用，辐射损耗极小，进而更有利于降低插损。

相比于传统电桥，正是由于该电桥的设计插损值小，阻抗匹配高，设计简单，并且其桥臂所在周围环绕介质为空气，因而能承受的住五百瓦以上的大功率使用环境。

附图说明

图1是本专利的3dB电桥的结构立体图主视图；

图2是本专利的3dB电桥的结构立体图俯视图；

图3是本专利的3dB电桥的结构立体图斜视图；

图4是本专利的3dB电桥的电性能电压驻波比仿真图；

图5是本专利的3dB电桥的电性能插入损耗仿真图；

图6是本专利的3dB电桥的电性能相位差仿真图；

图7是本专利的3dB电桥的电性能隔离度仿真图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本专利作进一步详细的说明，并不是把本专利的实施范围局限于此。

本专利提供的一种低插损耐高功率的3dB 90°电桥。电桥如图1-3所示，包括隔离端口(01)、输入端口(02)、输出端口1(03)和输出端口2(04)，,所述输入端口(02)和输出端口1(03) 之间连接上层金属片(1)，所述隔离端口(01)和输入端口(02)之间连接下层金属片(3)，上下两层片所设置的厚度均为1mm。所述上层金属片(1)和下层金属片(3)相互平行在隔离端口(01)，输入端口(02)，输出端口1(03)，输出端口2(04)四处跨接桥臂(11)，臂宽4.2mm，臂长3.9mm, 所述桥臂(11)与桥臂(8)相互垂直，斜边(12)长度5.9mm和桥臂(8)长度为16mm。在耦合臂(7) 与桥臂(8)之间斜45°拼接过渡桥臂(10)，长度4.24mm。过渡桥臂(10)另一端跨接耦合臂(7)长 17.4mm。

为确保耦合段之间的耦合性能处于平衡状态，上层金属片(1)与下层金属片(3)之间的间距为0.5mm。

在上层金属片(1)与下层金属片(3)所处的腔体内部有两级空气介质阻抗变换槽，靠近端口两侧的为对称的空气介质阻抗变换槽1(4)，a1长5.5mm，a2长19mm，a4长8.3mm， a5长6mm，a6长11.2mm；处在中间位置的阻抗变换槽(5)，a3长3mm，a7长18.4mm。

所处对称的空气介质阻抗变换槽1(4)上下两个宽面均有固定绝缘介质(2)的安装固定孔位(14)，槽深1.25mm，圆孔直径3mm。绝缘介质(2)所在位置由距离桥臂(8)与桥臂(11)相互垂直形成的直角点14.3mm，和桥臂(8)的臂宽中心线交点来确定。对称空气介质阻抗变换槽 2(5)结构中，整体高度为11.5mm。

如图4-7所示为本专利提供的电性能指标参数。电桥在200MHz-400MHz频段,有图4表明vswr(01)、vswr(02)、vswr(03)与vswr(04)仿真结果都小于1.1；

图5所示全频段插损S(3,2)、S(4,2)的幅度仿真结果表明电桥插入损耗小于0.2dBi。图6 所示为端口(03)与端口(04)输出的相位值,由图所示的全频带相位差值为-270°和90°，这两度数等效即全频带恒为90°相位差。

图7所示输入端与隔离端的隔离度，在全频带范围内,隔离度大于27dB，相对带宽为

以上所述仅是本专利的一个较佳实施例，故凡依本专利专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本专利专利申请的保护范围内。

Claims (4)

1.3dB 90°电桥,其特征是：电桥上层金属片(1)和下层金属片(3)组成都包括等长度的桥臂1(6)和桥臂2(8)以及耦合臂(7)，同时由四根绝缘介质(2)来进行实际装配；

上层金属片(1)包括两根等长的射频接头探针(13)通过通孔(15)来实现由输入端口(02)向内输入信号，跨接桥臂第一部分桥臂3(11)并垂直结合桥臂1(6)构成与耦合臂(7)等长的四分之一阻抗桥臂，实现阻抗匹配，桥臂2(8)经过斜边(12)所切的两个钝角朝内；耦合臂(7)经过两个135°钝角形成过渡桥臂(10)，其中生成一个朝外的钝角和朝内的钝角，同时在两衔接的拐点生成安装固定孔位(14)；通过调整耦合臂(7)的长度决定工作频段的范围；以耦合臂(7)几何中心为旋转中心，将桥臂2(8)，过渡桥臂(10)，桥臂3(11)依靠垂直桥臂宽面垂直线旋转180°来生成反向输出桥臂，形成一个对应的输出端口1(03)；

下层金属片(3)是将上层金属片(1)以桥臂正中为几何中心，沿着桥臂下表面宽面水平线进行镜像翻转，并将新得到的桥臂向下平移相应的间距，得到一个隔离端口(01)，输出端口2(04)。

2.根据权利要求1所述的3dB 90°电桥，其特征为电桥信号隔离端口(01)与输出端口2(04)处于相同水平面，电桥信号输入端口(02)与输出端口1(03)处于相同水平面；外腔体面(18)上隔离端口(01)和输入端口(02)垂直高度具有相应的高度差，所处输出端口1(03)和输出端口2(04)垂直高度距离同样具有高度差。

3.根据权利要求1所述的3dB 90°电桥，其腔体特征为以上层金属片(1)和下层金属片(3)的臂宽面的中心垂直面对称设置的空气介质阻抗变换槽1(4)和位于空气介质阻抗变换槽1(4)正中位置的空气介质阻抗变换槽2(5)。

4.根据权利要求1所述的3dB 90°电桥，其特征为两级空气介质阻抗变换槽中两侧对称的空气介质阻抗变换槽1(4)设有以桥臂水平长臂为中心对称线左右对称的两个安装孔(9)，整体电桥共4个外体安装固定孔。

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