分支線(xiàn)耦合器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種分支線(xiàn)耦合器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在微波毫米波的商業(yè)和軍事通信系統(tǒng)中，分支線(xiàn)耦合器作為微波系統(tǒng)中重要的一 種器件，它按一定的比例對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行幅度與相位的分配。在平衡放大器、微波網(wǎng)絡(luò)分析 儀、自動(dòng)增益控制以及信號(hào)發(fā)生器中的功率裝置中都要應(yīng)用分支線(xiàn)耦合器。并在實(shí)現(xiàn)各種 功能的微波組件以及整機(jī)中，都發(fā)揮著重要的作用。
[0003] 傳統(tǒng)的分支線(xiàn)耦合器的設(shè)計(jì)都是通過(guò)引入四分之一波長(zhǎng)的傳輸線(xiàn)，并且都是單端 設(shè)計(jì)。單端設(shè)計(jì)的分支線(xiàn)耦合器，不具備共模抑制能力因此不能很好的抑制環(huán)境噪聲，不具 備對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行功率與相位分配的功能，不便與平衡式器件相連接。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述分支線(xiàn)耦合器為單端設(shè)計(jì)的 缺陷，提供一種分支線(xiàn)耦合器及其制造方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 第一方面，提供一種分支線(xiàn)耦合器，包括：第一平衡式端口、第二平衡式端口、第三 平衡式端口和第四平衡式端口；
[0008] 其中，第一平衡式端口和第四平衡式端口通過(guò)阻抗為Z2的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連 接；第一平衡式端口和第二平衡式端口通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接；第二平 衡式端口和第三平衡式端口通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接；第三平衡式端口和 第四平衡式端口通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接；
[0009] 每個(gè)平衡式端口均包括兩個(gè)單端口；每個(gè)平衡式端口的兩個(gè)單端口間均通過(guò)阻抗 為半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述阻抗21與所述分支線(xiàn)耦合器的帶寬成反比。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述阻抗Z2*所述分支線(xiàn)耦合器的功率比決定。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述阻抗Z3*所述分支線(xiàn)耦合器的功率比決定。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述阻抗為Z3的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的兩端包括切角。
[0014] 在一個(gè)是實(shí)例中，所述耦合器的結(jié)構(gòu)通過(guò)微帶線(xiàn)實(shí)現(xiàn)，或通過(guò)共面波導(dǎo)和帶狀線(xiàn) 實(shí)現(xiàn)。
[0015] 第二方面，提供一種分支線(xiàn)耦合器的制造方法，包括以下步驟：
[0016] 將第一平衡式端口和第四平衡式端口通過(guò)阻抗為Z2的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連 接；
[0017] 將第一平衡式端口和第二平衡式端口通過(guò)阻抗為Z3的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連 接；
[0018] 將第二平衡式端口和第三平衡式端口通過(guò)阻抗為Z2的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連 接；
[0019] 將第三平衡式端口和第四平衡式端口通過(guò)阻抗為Z3的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連 接；
[0020] 分別將每個(gè)平衡式端口的兩個(gè)單端口通過(guò)阻抗為半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接。
[0021 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：
[0022] 根據(jù)所述分支線(xiàn)耦合器所需的功率分配比設(shè)定K值，并根據(jù)下式分別計(jì)算所述阻 抗Z2和阻抗Z 3:
[0025] 其中，Z。為大于零的常數(shù)。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：
[0027] 根據(jù)所述阻抗&確定第一平衡式端口與第四平衡式端口之間，以及第二平衡式端 口與第三平衡式端口之間的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的寬度；
[0028] 根據(jù)所述阻抗Z3確定第一平衡式端口與第二平衡式端口，以及第三平衡式端口與 第四平衡式端口之間的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的寬度。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：
[0030] 根據(jù)所述分支線(xiàn)耦合器的帶寬確定所述阻抗Z1。
[0031 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：
[0032] 根據(jù)所述阻抗Z1確定所述半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的寬度。
[0033] 實(shí)施本發(fā)明的分支線(xiàn)耦合器及其制造方法，具有以下有益效果：通過(guò)引入四條半 波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)與四條四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)平衡式分支線(xiàn)耦合器，該耦合器對(duì)差模信號(hào) 具有分支線(xiàn)耦合器功能，即實(shí)現(xiàn)對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行功率分配與相位分配，且該耦合器對(duì)共模 信號(hào)具有很好的抑制作用，抑制環(huán)境噪聲；通過(guò)改變阻抗值&和2 3的大小，可實(shí)現(xiàn)對(duì)差模信 號(hào)的任意功分比；通過(guò)調(diào)節(jié)半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的阻抗Z1實(shí)現(xiàn)分支線(xiàn)耦合器的帶寬控制；并且輸 出的平衡式端口能與其它平衡式器件直接相連。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0035] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器中阻抗Z1與匹配帶寬的關(guān)系示意圖；
[0037] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器中阻抗Z1與隔離帶寬的關(guān)系示意圖；
[0038] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的結(jié)構(gòu)圖；
[0039] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的差模S參數(shù)響應(yīng)圖；
[0040] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的共模響應(yīng)圖；
[0041] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的輸出端B與C的相位差示意圖；
[0042] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)提供一種平衡式分支線(xiàn)耦合器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中分支線(xiàn)耦合 器為單端設(shè)計(jì)，不能很好的抑制環(huán)境噪聲，不具備對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行功率與相位分配，不便與 平衡式器件相連接的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)差模信號(hào)的功率和相位分配，有效抑制環(huán)境噪聲， 能與其它平衡式器件直接相連的技術(shù)效果。
[0044] 本發(fā)明實(shí)施例為解決上述技術(shù)問(wèn)題，總體思路如下：
[0045] 本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器包括：第一平衡式端口、第二平衡式端口、第三平衡 式端口和第四平衡式端口；其中，第一平衡式端口和第四平衡式端口通過(guò)阻抗為Z 2的四分 之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接；第一平衡式端口和第二平衡式端口通過(guò)阻抗為Z3的四分之一波長(zhǎng)傳 輸線(xiàn)連接；第二平衡式端口和第三平衡式端口通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接； 第三平衡式端口和第四平衡式端口通過(guò)阻抗為Z 3的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接；
[0046] 每個(gè)平衡式端口均包括兩個(gè)單端口；每個(gè)平衡式端口的兩個(gè)單端口間均通過(guò)阻抗 為半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)連接。
[0047] 本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器通過(guò)設(shè)計(jì)不同的傳輸線(xiàn)阻抗來(lái)實(shí)現(xiàn)任意功率分配 比實(shí)現(xiàn)差模信號(hào)的功率分配和相位分配（輸出端相位差為90° )，且由于本發(fā)明實(shí)施例的 分支線(xiàn)耦合器為平衡式的，對(duì)環(huán)境噪聲具有良好的抑制效果，能與其它平衡式器件直接相 連。
[0048] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0049] 實(shí)施例一
[0050] 參見(jiàn)圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例的分支 線(xiàn)耦合器包括：四個(gè)平衡式端口，第一平衡式端口 A、第二平衡式端口 B、第三平衡式端口 C 和第四平衡式端口 D，每個(gè)平衡式端口均由兩個(gè)單端口構(gòu)成，共模信號(hào)被抑制，差模信號(hào)在 端口需滿(mǎn)足幅度相同，相位相差180°。
[0051] 具體的，參見(jiàn)圖1，第一平衡式端口 A包括單端口 1和單端口 2,單端口 1和2之間 通過(guò)阻抗為半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)10連接。第二平衡式端口 B包括單端口 3和單端口 4,單端 口 3和4之間通過(guò)阻抗為半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)10連接。第三平衡式端口 C包括單端口 5和 單端口 6,單端口 5和6之間通過(guò)阻抗為半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)10連接。第四平衡式端口 D包 括單端口 7和單端口 8,單端口 7和8之間通過(guò)阻抗為半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)10連接。
[0052] 第一平衡式端口 A和第二平衡式端口 B通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)30 連接；第二平衡式端口 B和第三平衡式端口 C通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)20連 接；第三平衡式端口 C和第四平衡式端口 D通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)30連接； 第一平衡式端口 A和第四平衡式端口 D通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)20連接。
[0053] 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器通過(guò)引入四條半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)與四條四分 之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器對(duì)差模信號(hào)具有分支線(xiàn)耦合器功能， 即實(shí)現(xiàn)對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行功率分配與相位分配，且對(duì)共模信號(hào)具有很好的抑制作用，因此具 有抗電磁干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境噪聲抑制效果好的特點(diǎn)。
[0054] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的阻抗厶和Z 3分別根據(jù)以下公式（1) 和⑵確定。
[0057] 其中，式⑴和⑵中，K由分支線(xiàn)耦合器的功率比確定，端口阻抗Z。預(yù)設(shè)為50歐 (ohm)。具體的，若分支線(xiàn)耦合器的功率比設(shè)為m:l，則K的值為m。由此，通過(guò)改變四分之 一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的阻抗值&和Z 3的大小，可實(shí)現(xiàn)對(duì)差模信號(hào)的任意功分比。
[0058] 半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)10的阻抗Z1與分支線(xiàn)耦合器的工作帶寬相關(guān)，因此，可以根據(jù)工作 帶寬對(duì)阻抗2 1進(jìn)行設(shè)定。具體的，阻抗Z i與工作帶寬成反比，參見(jiàn)圖2示出了匹配帶寬與 阻抗Z1的關(guān)系。阻抗Z1分別為40歐、60歐和80歐時(shí)，匹配帶寬隨著Z 1的增加而減小。參 見(jiàn)圖3示出了隔離帶寬與阻抗Z1的關(guān)系。阻抗Z i分別為40歐、60歐和80歐時(shí)，匹配帶寬 隨著增加而減小。
[0059] 由此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可通過(guò)改變阻抗Z1值來(lái)控制分支線(xiàn)耦合器的工作帶 寬。
[0060] 圖1中Θ 2是四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的電長(zhǎng)度，gp 90°。阻抗為半波長(zhǎng) 傳輸線(xiàn)的電長(zhǎng)度相當(dāng)于180°。四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)的電長(zhǎng)度相當(dāng)于90°。
[0061] 本發(fā)明實(shí)施例的傳輸線(xiàn)（四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)和半波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)）為微帶線(xiàn)、共面 波導(dǎo)或帶狀線(xiàn)。
[0062] 在一個(gè)實(shí)施例中，傳輸線(xiàn)為微帶線(xiàn)。微帶線(xiàn)的結(jié)構(gòu)包括上表面的一層金屬、中間的 一層介質(zhì)基板和底層的地。其中，介質(zhì)基板的結(jié)構(gòu)就是一層基片，其厚度可為〇.813_?；?片的底部加一層地。傳輸線(xiàn)位于介質(zhì)基板的上表面。
[0063] 參見(jiàn)圖4為本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器的結(jié)構(gòu)圖。
[0064] 參見(jiàn)圖4,本發(fā)明實(shí)施例的分支線(xiàn)耦合器為中心對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)。第一平衡式端口 A和第 二平衡式端口 B通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)30連接。第三平衡式端口 C和第四 平衡式端口 D通過(guò)阻抗為&的四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)30連接。
[0065] 該四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)30的兩端進(jìn)行切角處理，以避免線(xiàn)寬之間的突變引起不 必要的損耗。具體的，參見(jiàn)圖4,切角的角度可為3