CN216015674U - 宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，包括耦合微带线、两个耦合部分网络、阻抗转换网络、两个∏型衰减网络、增频网络、两个隔离电阻器，耦合微带线由主传输线和副传输线构成，耦合部分网络的一端与副传输线的相连，另一端与阻抗转换网络相连；阻抗转换网络的另一端与∏型衰减网络相连，∏型衰减网络的另一端为耦合端口或隔离端口；隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地。采用了本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，尺寸小、生产工艺简单、成本比较低，很大幅度缩小耦合器的尺寸，同时耦合器采用PCB布板印刷电路器件采用贴装，生产工艺简单，成本比较低。

Description

宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统

技术领域

本实用新型涉及通讯技术领域，尤其涉及定向耦合器领域，具体是指一种宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统。

背景技术

随着通讯技术的迅猛发展，通信装置的性能、功能等方面的要求也越来越高。耦合器作为监测器件，用来测量器发射端的发射功率及监视其频谱、频率等数据，还可以测量驻波比，具有很重要的功能。

定向耦合器是射频系统中广泛应用的一种射频器件，它的本质是将射频信号按照一定比例进行功率分配，将主传输线中传输的射频信号耦合出一部分用于功率检测。定向耦合器的主要优点在于信号的单向传输，输入端与输出端完全实现了电器隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，使用寿命长，传输效率高。

在通信领域中，绝大部分应用的微波器件的阻抗都是设计成50Ω，但仍有一些应用是会设计成75Ω的阻抗匹配的，比如视频产品相关、电视机的接口、机顶盒等接口或连接线缆。而由于75Ω的阻抗损耗很小，所以适用于视频相关的应用场景。

75Ω阻抗双定向耦合器为四端口网络：第一端口为反射端口；第二端口为输入端口；第三端口为隔离端(相对于第一端口为耦合端口)；第四端口为耦合端口(相对于第二端口为隔离端口)；第一端口与第二端口之间的传输线为主传输线；第一端口与第三端口、第二端口与第四端口之间的传输线为副传输线(即耦合线)。

75Ω阻抗双定向耦合器的技术指标主要有驻波比、耦合度、工作带宽、插入损耗、隔离度和方向性等。现有的75Ω双定向耦合器频带范围小，祖波比和方向性的指标差等。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足尺寸小、生产工艺简单、成本较低的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统。

本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的技术方案中，其中所包括的各个功能模块和模块单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此仅涉及具体硬件电路的改进，硬件部分并非仅仅属于执行控制软件或者计算机程序的载体，因此解决相应的技术问题并获得相应的技术效果也并未涉及任何控制软件或者计算机程序的应用，也就是说，本实用新型仅仅利用这些模块和单元所涉及的硬件电路结构方面的改进即可以解决所要解决的技术问题，并获得相应的技术效果，而并不需要辅助以特定的控制软件或者计算机程序即可以实现相应功能。

为了实现上述目的，本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统如下：

该宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其主要特点是，所述的系统包括耦合微带线、两个耦合部分网络、阻抗转换网络、两个∏型衰减网络、增频网络、两个隔离电阻器，所述的耦合微带线由主传输线和副传输线构成，所述的耦合部分网络的一端与副传输线的相连，另一端与阻抗转换网络相连；所述的阻抗转换网络的另一端与∏型衰减网络相连，所述的∏型衰减网络的另一端为耦合端口或隔离端口；所述的隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地；所述的增频网络包含四个端口，两个端口分别接主传输线，另外两个端口均接地。

较佳地，所述的耦合部分网络包含电阻器第一电阻、第二电阻、第十三电阻、第十五电阻、第二电容和第三电容，所述的第一电阻的一端接副传输线，另一端与第二电容相连，所述的第二电容的另一端接第二电阻，所述的第二电阻的另一端接地；所述的第十三电阻R的一端接副传输线，另一端接第三电容，所述的第三电容的另一端接第十五电阻，所述的第十五电阻的另一端接地。

较佳地，所述的阻抗转换网络包含第三电阻、第四电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十五电阻、第十六电阻，所述的第三电阻的一端连接第二电容，另一端接第四电阻，所述的第四电阻的另一端接地；所述的第十五电阻的一端连接第三电容，另一端接第十六电阻，第十六电阻的另一端接地；所述的第十一电阻的一端连接第十二电阻，另一端接地，所述的第十二电阻的另一端接副传输线。

较佳地，所述的隔离电阻器包含第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二十电阻、第二十一电阻和第二十二电阻，所述的第八电阻、第九电阻、第十电阻并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地；所述的第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地。

较佳地，所述的∏型衰减网络包含第五电阻、第六电阻、第七电阻、第十七电阻、第十八电阻和第十九电阻，所述的第五电阻的一端连接第六电阻，另一端连接，所述的第六电阻和第七电阻的另一端均接地，所述的第五电阻、第六电阻、第七电阻构成一个∏型衰减网络；所述的第十七电阻的一端连接第十八电阻，另一端连接第十九电阻，所述的第十八电阻和第十九电阻的另一端均接地，所述的第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻构成一个∏型衰减网络。

较佳地，所述的主传输线包含第一电容和阻抗变换网络，所述的第一电容通高频；所述的阻抗变换网络包含第十一电阻和第十二电阻，所述的第十一电阻的一端与第十二电阻相连，另一端接地，所述的第十二电阻的另一端与副传输线相连。

较佳地，所述的增频网络由射频同轴线、镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组成，所述的镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环按顺序依次套在射频同轴线上；所述的增频网络具有四个端口，所述的射频同轴线的两端分别连接在主传输线上，另两个端口与隔离电阻器相连。

采用了本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，可实现宽频带使用。本实用新型所述的75Ω阻抗双定向耦合器尺寸小、生产工艺简单、成本比较低，采用耦合微带线、耦合部分网络、增频网络及阻抗转换网络等实现，很大幅度缩小耦合器的尺寸，同时耦合器采用PCB布板印刷电路器件采用贴装，生产工艺简单，成本比较低。

附图说明

图1为本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的电路结构图。

图2为本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的插入损耗为3dB且平坦度≤0.6dB的波形示意图。

图3为本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的耦合度为30dB，平坦度≤1.5dB的波形示意图。

图4为本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的隔离度D≥57dB的波形示意图。

图5为本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的驻波比SWR1≤1.1的波形示意图。

图6为本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的驻波比SWR2≤1.2的波形示意图。

图7为本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统的实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本实用新型的该宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其中包括耦合微带线、两个耦合部分网络、阻抗转换网络、两个∏型衰减网络、增频网络、两个隔离电阻器，所述的耦合微带线由主传输线和副传输线构成，所述的耦合部分网络的一端与副传输线的相连，另一端与阻抗转换网络相连；所述的阻抗转换网络的另一端与∏型衰减网络相连，所述的∏型衰减网络的另一端为耦合端口或隔离端口；所述的隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地；所述的增频网络包含四个端口，两个端口分别接主传输线，另外两个端口均接地。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的耦合部分网络包含电阻器第一电阻、第二电阻、第十三电阻、第十五电阻、第二电容和第三电容，所述的第一电阻的一端接副传输线，另一端与第二电容相连，所述的第二电容的另一端接第二电阻，所述的第二电阻的另一端接地；所述的第十三电阻R的一端接副传输线，另一端接第三电容，所述的第三电容的另一端接第十五电阻，所述的第十五电阻的另一端接地。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的阻抗转换网络包含第三电阻、第四电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十五电阻、第十六电阻，所述的第三电阻的一端连接第二电容，另一端接第四电阻，所述的第四电阻的另一端接地；所述的第十五电阻的一端连接第三电容，另一端接第十六电阻，第十六电阻的另一端接地；所述的第十一电阻的一端连接第十二电阻，另一端接地，所述的第十二电阻的另一端接副传输线。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的隔离电阻器包含第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二十电阻、第二十一电阻和第二十二电阻，所述的第八电阻、第九电阻、第十电阻并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地；所述的第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的∏型衰减网络包含第五电阻、第六电阻、第七电阻、第十七电阻、第十八电阻和第十九电阻，所述的第五电阻的一端连接第六电阻，另一端连接，所述的第六电阻和第七电阻的另一端均接地，所述的第五电阻、第六电阻、第七电阻构成一个∏型衰减网络；所述的第十七电阻的一端连接第十八电阻，另一端连接第十九电阻，所述的第十八电阻和第十九电阻的另一端均接地，所述的第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻构成一个∏型衰减网络。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的主传输线包含第一电容和阻抗变换网络，所述的第一电容通高频；所述的阻抗变换网络包含第十一电阻和第十二电阻，所述的第十一电阻的一端与第十二电阻相连，另一端接地，所述的第十二电阻的另一端与副传输线相连。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的增频网络由射频同轴线、镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组成，所述的镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环按顺序依次套在射频同轴线上；所述的增频网络具有四个端口，所述的射频同轴线的两端分别连接在主传输线上，另两个端口与隔离电阻器相连。

本实用新型的具体实施方式中，提供一种75Ω阻抗双定向耦合器。

75Ω阻抗双定向耦合器包括：主传输线、副传输线、耦合部分网络、增频网络、阻抗转换网络、隔离电阻器、∏型衰减网络、主传输线与副传输线构成耦合微带线。其中耦合部分网络的一端与副传输线的一端相连，另一端与阻抗转换网络相连；阻抗转换网络的另一端与∏型衰减网络相连；∏型衰减网络另一端为耦合端口或隔离端口；隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地。增频网络有四端，两端分别接主传输线，另两端均接地。

所述的主传输线端口处加上一个第一电容C1(1.通高频的电容、2.隔直流保护端口)；阻抗变换网络，而阻抗变换网络包含电阻器第十一电阻R11和第十二电阻R12，其中第十一电阻R11的一端连接第十二电阻R12，另一端接地，第十二电阻R12的另一端接副传输线。

所述的两个耦合部分网络包含电阻器第一电阻R1、第二电阻R2、第十三电阻R13、第十五电阻R15；第二电容C2、第三电容C3。其中第一电阻R1的一端接副传输线另一端接第二电容C2，第二电容C2的另一端接第二电阻R2，第二电阻R2的另一端接地；第十三电阻R13一端的接副传输线另一端接第三电容C3，第三电容C3的另一端接第十五电阻R15，第十五电阻R15的另一端接地。

所述的增频网络T1包含直径1.2mm、长55mm的射频同轴线，镍锌铁氧体磁环5个、锰锌铁氧体磁环8个(镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环按顺序依次套在射频同轴线上)。频率均衡网络有四个端口，其中同轴线两端分别连接在主传输线上，另两个端口连接隔离电阻器。

所述的阻抗转换网络包含第三电阻R3、第四电阻R4、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十五电阻R15、第十六电阻R16，其中第三电阻R3一端连接C2，另一端接第四电阻R4，第四电阻R4另一端接地，第三电阻R3和第四电阻R4组成75Ω转50Ω的阻抗转换网络；第十五电阻R15一端连接C3，另一端接第十六电阻R16，第十六电阻R16另一端接地，第十五电阻R15和第十六电阻R16组成75Ω转50Ω的阻抗转换网络；第十一电阻R11一端连接第十二电阻R12，另一端接地，第十二电阻R12另一端接副传输线，第十一电阻R11和第十二电阻R12组成50Ω转75Ω的阻抗转换网络。

所述的两个隔离电阻器包含第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第二十二电阻R22。其中第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10三个电阻器并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地；第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22三个电阻器并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地。

所述的两个∏型衰减网络包含第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19。其中第五电阻R5一端连接第六电阻R6，另一端连接R7，第六电阻R6、第七电阻R7另一端均接地，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7构成一个∏型衰减网络；第十七电阻R17一端连接第十八电阻R18，另一端连接第十九电阻R19，第十八电阻R18、第十九电阻R19另一端均接地，第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19构成一个∏型衰减网络。

本实用新型的具体工作过程如下所示：

附图1中，电容器：C1、C2、C3取值470nF(耐压值50V)；电阻器：R1、R13取值255Ω，R2、R14取值33Ω，R3、R12、R15取值43.2Ω，R4、R11、R16取值86.6Ω，R5、R17取值18Ω，R6、R7、R18、R19取值300Ω，R8、R10、R20、R22取值27Ω，R9、R21取值30Ω。在500kHz-4GHz工作频段范围内，75Ω阻抗双定向耦合器插入损耗为3dB，平坦度≤0.6dB，如附图2；耦合度为30dB，平坦度≤1.5dB，如图3；隔离度D≥57dB(除低频段)，如图4；驻波比SWR1≤1.1，如图5；驻波比SWR2≤1.2，如图6。75Ω阻抗双定向耦合器的整体结构仅为：70.4mm×17.5mm×6mm，如图7。综上可知在500kHz-4GHz的超宽频带中，所有测试中指标都满足应用范围。尺寸中，长度仅有70.4mm，宽度17.5mm，制作工艺简单、成本低的宽频带75Ω阻抗双定向耦合器。

如附图1所示：信号从Port2输入向Port1传输的方向为正向传输，从Port1输入向Port2传输的方向为反向传输。对于75Ω阻抗双定向耦合器而言，Port2为输入端口，Port1为反射端口，Port4为耦合端口，Port3为隔离端口，在T1得磁环附近贴上微波吸收材料，可提高方向性的数值。

75Ω阻抗双定向耦合器的正向传输是在Port2端口加入大功率射频源，Port1端口接上射频天线。当大功率射频源发出射频信号，从Port2端口输入沿着主传输线向着Port1传输时，副传输线耦合出一部分信号到耦合部分网络，通过调节R17、R18、R19组成的∏型衰减网络，使之得到想要耦合出来的耦合信号。

75Ω阻抗双定向耦合器的Port2端口为50Ω阻抗，经过电阻器R11、R12组成的阻抗转换网络后，此时的阻抗是75Ω，一直延伸到Port1端口，所以Port1端口为75Ω阻抗。而进过Port2耦合和Port1反射耦合出来的75Ω阻抗，经过电阻器R15、R16和电阻器R3、R4组成的阻抗转换网络后，到达Port4端口和Port3端口的阻抗为50Ω。

而在一些实际使用中也需要75Ω阻抗双定向耦合器的反向传输。例如；矢量网络分析仪就是需要用到75Ω阻抗双定向耦合器的反向传输。它是通过在Port2端口输入射频源，Port1接上被测件，当射频源发射出射频信号，从Port2端口输入沿着主传输线向着Port1传输时，这时候的副传输线、耦合部分网络就构成了隔离信号的作用，耦合端口变成隔离端口。而主传输线的信号都通过被测件，然后会反射出信号通过Port1端口，这时反射信号就相当于单定向耦合器的正向传输了，耦合端口就成了反射耦合端口，这样矢量网络分析仪就可以通过反射耦合信号测出被测件的指标了。

采用了本实用新型的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，可实现宽频带使用。本实用新型所述的75Ω阻抗双定向耦合器尺寸小、生产工艺简单、成本比较低，采用耦合微带线、耦合部分网络、增频网络及阻抗转换网络等实现，很大幅度缩小耦合器的尺寸，同时耦合器采用PCB布板印刷电路器件采用贴装，生产工艺简单，成本比较低。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其特征在于，所述的系统包括耦合微带线、两个耦合部分网络、阻抗转换网络、两个∏型衰减网络、增频网络、两个隔离电阻器，所述的耦合微带线由主传输线和副传输线构成，所述的耦合部分网络的一端与副传输线的相连，另一端与阻抗转换网络相连；所述的阻抗转换网络的另一端与∏型衰减网络相连，所述的∏型衰减网络的另一端为耦合端口或隔离端口；所述的隔离电阻器的一端与耦合微带线相连，另一端接地；所述的增频网络包含四个端口，两个端口分别接主传输线，另外两个端口均接地。

2.根据权利要求1所述的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其特征在于，所述的耦合部分网络包含电阻器第一电阻、第二电阻、第十三电阻、第十五电阻、第二电容和第三电容，所述的第一电阻的一端接副传输线，另一端与第二电容相连，所述的第二电容的另一端接第二电阻，所述的第二电阻的另一端接地；所述的第十三电阻R的一端接副传输线，另一端接第三电容，所述的第三电容的另一端接第十五电阻，所述的第十五电阻的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其特征在于，所述的阻抗转换网络包含第三电阻、第四电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十五电阻、第十六电阻，所述的第三电阻的一端连接第二电容，另一端接第四电阻，所述的第四电阻的另一端接地；所述的第十五电阻的一端连接第三电容，另一端接第十六电阻，第十六电阻的另一端接地；所述的第十一电阻的一端连接第十二电阻，另一端接地，所述的第十二电阻的另一端接副传输线。

4.根据权利要求1所述的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其特征在于，所述的隔离电阻器包含第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二十电阻、第二十一电阻和第二十二电阻，所述的第八电阻、第九电阻、第十电阻并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地；所述的第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻并联组成一个隔离电阻器，一端连接增频网络，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其特征在于，所述的∏型衰减网络包含第五电阻、第六电阻、第七电阻、第十七电阻、第十八电阻和第十九电阻，所述的第五电阻的一端连接第六电阻，另一端连接，所述的第六电阻和第七电阻的另一端均接地，所述的第五电阻、第六电阻、第七电阻构成一个∏型衰减网络；所述的第十七电阻的一端连接第十八电阻，另一端连接第十九电阻，所述的第十八电阻和第十九电阻的另一端均接地，所述的第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻构成一个∏型衰减网络。

6.根据权利要求1所述的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其特征在于，所述的主传输线包含第一电容和阻抗变换网络，所述的第一电容通高频；所述的阻抗变换网络包含第十一电阻和第十二电阻，所述的第十一电阻的一端与第十二电阻相连，另一端接地，所述的第十二电阻的另一端与副传输线相连。

7.根据权利要求1所述的宽频带75欧姆阻抗双定向耦合器系统，其特征在于，所述的增频网络由射频同轴线、镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环组成，所述的镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环按顺序依次套在射频同轴线上；所述的增频网络具有四个端口，所述的射频同轴线的两端分别连接在主传输线上，另两个端口与隔离电阻器相连。

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