一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，包括介質(zhì)基板；所述介質(zhì)基板表面設(shè)置有具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的微帶網(wǎng)絡(luò)；所述微帶網(wǎng)絡(luò)包括第一輸入/輸出微帶線、第二輸入/輸出微帶線、第三輸入/輸出微帶線、第四輸入/輸出微帶線、平行耦合線定向耦合器、橫跨定向耦合器和二分之一波長(zhǎng)微帶線；所述平行耦合線定向耦合器的直通端與橫跨定向耦合器的隔離端垂直連接；所述平行耦合線定向耦合器的隔離端通過(guò)二分之一波長(zhǎng)微帶線與橫跨定向耦合器的直通端相連接；本發(fā)明輸入端口與輸出端口無(wú)交叉，且輸入端口和輸出端口分別位于兩條傳輸線上，有效阻隔直流信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波器件，具體為一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]在移動(dòng)通信技術(shù)迅速發(fā)展的今天，定向耦合器已經(jīng)成為許多微波電路如平衡功率放大器、混頻器、移相器、濾波器、天線陣系統(tǒng)等的重要組成部分，定向耦合器的主要功能是實(shí)現(xiàn)信號(hào)功率分配、合成及隔離。
[0003]按照輸出端口信號(hào)相位差的不同，定向耦合器可以分為90°定向耦合器和0° /180°定向耦合器，其中混合環(huán)耦合器(簡(jiǎn)稱(chēng)混合環(huán))是0° /180°定向耦合器的典型例子，它可將微波信號(hào)按照一定的功率比例同向或反向輸出，也可將兩路信號(hào)合成為和信號(hào)和差信號(hào)。在耦合器的一些應(yīng)用場(chǎng)合中如混頻器、調(diào)制解調(diào)器和高隔離功分器等，混合環(huán)因具有與平衡負(fù)載無(wú)關(guān)的良好隔離度而被廣泛使用。
[0004]參考圖1所示，其示出了傳統(tǒng)的微帶混合環(huán)結(jié)構(gòu)，其包括一個(gè)二分之三波長(zhǎng)的圓環(huán)形微帶線19和四條長(zhǎng)度相同的50歐姆輸入/輸出微帶線15、16、17、18;所述二分之三波長(zhǎng)的圓環(huán)形微帶線19由四段圓弧微帶線構(gòu)成，其中端口 12和端口 13之間的圓弧微帶線長(zhǎng)度為四分之三波長(zhǎng)，產(chǎn)生具有270°相移的信號(hào)，其它相鄰兩個(gè)端口之間的圓弧微帶線長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，即產(chǎn)生90°相移的信號(hào)。圖1所示的混合環(huán)作為功分器使用時(shí)，從端口 11輸入的信號(hào)分成兩路，分別沿二分之一波長(zhǎng)圓弧微帶線和全波長(zhǎng)圓弧微帶線到達(dá)端口 13，由于路徑長(zhǎng)度相差二分之一波長(zhǎng)，這兩路信號(hào)產(chǎn)生180°的相位差，互相抵消，進(jìn)而在端口13處實(shí)現(xiàn)隔離的目的，最終從端口 12和端口 14輸出兩路等幅同相的信號(hào)。同理，從端口 14輸入的信號(hào)分成兩路，分別沿二分之一波長(zhǎng)圓弧微帶線和全波長(zhǎng)圓弧微帶線到達(dá)端口 12，由于路徑長(zhǎng)度的差異，這兩路信號(hào)同理產(chǎn)生180°的相位差，互相抵消，進(jìn)而在端口 12處實(shí)現(xiàn)隔離的目的，最終從端口 11和端口 13輸出兩路等幅同相的信號(hào)。
[0005]上述混合環(huán)作為功率合成器使用時(shí)，兩路等幅同相信號(hào)同時(shí)從端口 12和端口 14輸入，在端口 11處將形成輸入信號(hào)的和輸出，在端口 13處形成輸入信號(hào)的差輸出；同理,兩路等幅同相信號(hào)同時(shí)從端口 11和端口 13輸入，在端口 12處將形成輸入信號(hào)的和輸出，在端口 14處形成輸入信號(hào)的差輸出。上述混合環(huán)受微帶線的相位-長(zhǎng)度線性變化的特性限制，使得器件尺寸較大；當(dāng)混合環(huán)作為功率合成器使用時(shí)，混合環(huán)的輸入和輸出端口交叉，需外加交叉電路與外部設(shè)備連接，當(dāng)其應(yīng)用于有源電路時(shí)，則需外加隔直電路以防止直流信號(hào)和交流信號(hào)混疊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種體積小、具有阻隔直流特性的端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)手段如下:
[0008]一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，包括介質(zhì)基板；所述介質(zhì)基板表面設(shè)置有具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的微帶網(wǎng)絡(luò)；所述微帶網(wǎng)絡(luò)包括第一輸入/輸出微帶線、第二輸入/輸出微帶線、第三輸入/輸出微帶線、第四輸入/輸出微帶線、平行耦合線定向耦合器、橫跨定向耦合器和二分之一波長(zhǎng)微帶線；
[0009]所述平行耦合線定向耦合器的輸入端通過(guò)第一輸入/輸出微帶線與第一端口相連接；所述橫跨定向耦合器的輸入端通過(guò)第二輸入/輸出微帶線與第二端口相連接；所述平行耦合線定向耦合器的直通端與橫跨定向耦合器的隔離端垂直連接；所述平行耦合線定向耦合器的耦合端通過(guò)第三輸入/輸出微帶線與第三端口相連接；所述橫跨定向耦合器的耦合端通過(guò)第四輸入/輸出微帶線與第四端口相連接；所述平行耦合線定向耦合器的隔離端通過(guò)二分之一波長(zhǎng)微帶線與橫跨定向耦合器的直通端相連接；
[0010]進(jìn)一步地，所述橫跨定向耦合器包括平行耦合線和跨接電容；所述平行耦合線由第一耦合段、第二耦合段和第三耦合段組成；所述跨接電容有3個(gè)，且分別連接于第一耦合段、第二耦合段和第三耦合段的中部；
[0011]進(jìn)一步地，所述第一輸入/輸出微帶線、第二輸入/輸出微帶線、第三輸入/輸出微帶線、第四輸入/輸出微帶線、以及二分之一波長(zhǎng)微帶線的特性阻抗均為50歐姆。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，所述平行耦合線定向耦合器的直通端和隔離端，與橫跨定向耦合器的直通端和隔離端的位置相反，保證了本發(fā)明所述微帶混合環(huán)作為功率合成器使用時(shí)，輸入端口與輸出端口無(wú)交叉，且輸入端口和輸出端口分別位于兩條傳輸線上，有效阻隔直流信號(hào)；另外，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的微帶混合環(huán)相比，還具有低成本、易加工、體積小的特點(diǎn)，適于廣泛推廣。
[0013]同時(shí)，本發(fā)明提供的一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，通過(guò)實(shí)測(cè)能夠達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo):
[0014]頻率范圍:2.14 ~2.63GHz
[0015]耦合度:3.1±0.2dB
[0016]隔離度:≥15dB
[0017]回波損耗:≤15dB
[0018]輸出端口相位差:0±3°，180±4°。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是傳統(tǒng)的微帶混合環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明所述端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明所述平行耦合線定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明所述橫跨定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明所述端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)的S參數(shù)測(cè)試曲線圖；
[0024]圖6是本發(fā)明所述端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)的相位差測(cè)試曲線圖。
[0025]圖中:2、介質(zhì)基板，3、平行耦合線定向耦合器，4、二分之一波長(zhǎng)微帶線，5、橫跨定向率禹合器，6、第三輸入/輸出微帶線，7、第一輸入/輸出微帶線,8、第二輸入/輸出微帶線，
9、第四輸入/輸出微帶線，21、第一端口，22、第二端口，23、第三端口，24、第四端口，31、平行耦合線定向耦合器的耦合端，32、平行耦合線定向耦合器的隔離端，33、平行耦合線定向率禹合器的輸入端，34、平行f禹合線定向f禹合器的直通端,51、橫跨定向f禹合器的直通端,52、橫跨定向I禹合器的I禹合端，53、橫跨定向f禹合器的隔離端,54、橫跨定向f禹合器的輸入端，55、跨接電容，56、第一耦合段，57、第二耦合段，58、第三耦合段。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖2至圖4所示的一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，其包括介質(zhì)基板2 ;所述介質(zhì)基板2表面設(shè)置有具有第一端口 21、第二端口 22、第三端口 23和第四端口 24的微帶網(wǎng)絡(luò)；所述微帶網(wǎng)絡(luò)包括第一輸入/輸出微帶線7、第二輸入/輸出微帶線8、第三輸入/輸出微帶線6、第四輸入/輸出微帶線9、平行耦合線定向耦合器3、橫跨定向耦合器5和二分之一波長(zhǎng)微帶線4 ;所述平行耦合線定向耦合器的輸入端33通過(guò)第一輸入/輸出微帶線7與第一端口 21相連接；所述橫跨定向耦合器的輸入端54通過(guò)第二輸入/輸出微帶線8與第二端口 22相連接；所述平行耦合線定向耦合器的直通端34與橫跨定向耦合器的隔離端53垂直連接；所述平行耦合線定向耦合器的耦合端31通過(guò)第三輸入/輸出微帶線6與第三端口 23相連接；所述橫跨定向耦合器的耦合端52通過(guò)第四輸入/輸出微帶線9與第四端口 24相連接；所述平行耦合線定向耦合器的隔離端32通過(guò)二分之一波長(zhǎng)微帶線4與橫跨定向耦合器的直通端51相連接；進(jìn)一步地，所述橫跨定向耦合器5包括平行耦合線和跨接電容55 ；所述平行耦合線由第一耦合段56、第二耦合段57和第三耦合段58組成；所述跨接電容55有3個(gè)，且分別連接于第一耦合段56、第二耦合段57和第三耦合段58的中部；進(jìn)一步地，所述第一輸入/輸出微帶線7、第二輸入/輸出微帶線8、第三輸入/輸出微帶線6、第四輸入/輸出微帶線9、以及二分之一波長(zhǎng)微帶線4的特性阻抗均為50歐姆。
[0027]本發(fā)明所述平行耦合線定向耦合器的直通端和隔離端，與橫跨定向耦合器的直通端和隔離端的位置相反，保證了本發(fā)明所述微帶混合環(huán)作為功率合成器使用時(shí)，當(dāng)兩路等幅同相信號(hào)從第一端口 21和第二端口 22同時(shí)輸入時(shí),此時(shí)第一端口 21和第二端口 22作為輸入端口 ；當(dāng)信號(hào)從第一端口 21沿著第一輸入/輸出微帶線7至平行耦合線定向耦合器的輸入端33后，信號(hào)被分成兩路，其中一路信號(hào)由平行耦合線定向耦合器的耦合端31沿著第三輸入/輸出微帶線6輸出，另一路信號(hào)通過(guò)平行耦合線定向耦合器的直通端34傳送到橫跨定向耦合器5上，通過(guò)橫跨定向耦合器的直通端51沿著第四輸入/輸出微帶線9輸出，這兩路信號(hào)等幅同相。當(dāng)信號(hào)從第二端口 22沿著第二輸入/輸出微帶線8至橫跨定向率禹合器5,信號(hào)被分成兩路，其中一路信號(hào)由橫跨定向I禹合器的I禹合端52沿著第四輸入/輸出微帶線9輸出，另一路信號(hào)通過(guò)橫跨定向耦合器的直通端51沿著二分之一波長(zhǎng)微帶線4傳送到平行耦合線定向耦合器3上，再通過(guò)平行耦合線定向耦合器的直通端34沿著第三輸入/輸出微帶線6輸出，這兩路信號(hào)等幅反相，即第三端口 23處將形成輸入信號(hào)的和輸出，第四端口 24處將形成輸入信號(hào)的差輸出，此時(shí)，第三端口 23和第四端口 24作為輸出端口，由此看出本發(fā)明輸入端口與輸出端口無(wú)交叉，且輸入端口和輸出端口分別位于兩條傳輸線上，有效阻隔直流信號(hào)；另外，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的微帶混合環(huán)相比，還具有低成本、易加工、體積小的特點(diǎn)，適于廣泛推廣。
[0028]圖5示出了本發(fā)明所述端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)的S參數(shù)測(cè)試曲線圖；圖6示出了本發(fā)明所述端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)的相位差測(cè)試曲線圖，如圖5和圖6所示，本發(fā)明提供的一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，通過(guò)實(shí)測(cè)能夠達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo):
[0029]頻率范圍:2.14 ?2.63GHz[0030]耦合度:3.1±0.2dB
[0031]隔離度:≥15dB
[0032]回波損耗:≤15dB
[0033]輸出端口相位差:0±3°，180±4°。
[0034]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，其特征在于包括介質(zhì)基板(2);所述介質(zhì)基板(2)表面設(shè)置有具有第一端口(21)、第二端口(22)、第三端口(23)和第四端口(24)的微帶網(wǎng)絡(luò)；所述微帶網(wǎng)絡(luò)包括第一輸入/輸出微帶線(7)、第二輸入/輸出微帶線(8)、第三輸入/輸出微帶線(6)、第四輸入/輸出微帶線(9)、平行耦合線定向耦合器(3)、橫跨定向耦合器(5)和二分之一波長(zhǎng)微帶線(4)； 所述平行耦合線定向耦合器的輸入端(33)通過(guò)第一輸入/輸出微帶線(7)與第一端口(21)相連接；所述橫跨定向耦合器的輸入端(54)通過(guò)第二輸入/輸出微帶線(8)與第二端口(22)相連接；所述平行耦合線定向耦合器的直通端(34)與橫跨定向耦合器的隔離端(53)垂直連接；所述平行耦合線定向耦合器的耦合端(31)通過(guò)第三輸入/輸出微帶線(6)與第三端口(23)相連接；所述橫跨定向耦合器的耦合端(52)通過(guò)第四輸入/輸出微帶線(9)與第四端口(24)相連接；所述平行耦合線定向耦合器的隔離端(32)通過(guò)二分之一波長(zhǎng)微帶線(4)與橫跨定向耦合器的直通端(51)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，其特征在于所述橫跨定向耦合器(5)包括平行耦合線和跨接電容(55);所述平行耦合線由第一耦合段(56)、第二耦合段(57)和第三耦合段(58)組成；所述跨接電容(55)有3個(gè)，且分別連接于第一耦合段(56)、第二耦合段(57)和第三耦合段(58)的中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種端口無(wú)交叉的微帶混合環(huán)，其特征在于所述第一輸入/輸出微帶線(7)、第二輸入/輸出微帶線(8)、第三輸入/輸出微帶線(6)、第四輸入/輸出微帶線(9)、以及二分之一波長(zhǎng)微帶線(4)的特性阻抗均為50歐姆。
【文檔編號(hào)】H01P5/18GK103762408SQ201410053708
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】劉宏梅, 房少軍 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)