本實用新型涉及射頻電路設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種定向耦合器。
背景技術(shù)：
定向耦合器是射頻系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種射頻器件，它的本質(zhì)是將射頻信號按一定的比例進(jìn)行功率分配，將主傳輸線中傳輸?shù)纳漕l信號耦合出一部分，用于功率檢測。定向耦合器一般為四端口網(wǎng)絡(luò)，第一端口為輸入口、第二端口為直通口，第一端口與第二端口之間的傳輸線為主傳輸線；另一傳輸線為副傳輸線(即耦合線)，副傳輸線中與第一端口相鄰的端口為耦合端，另外的一個端口則為隔離端。
定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)主要有耦合度、工作帶寬、插入損耗、耦合度的平坦度及方向性?，F(xiàn)有技術(shù)采用λ/4傳輸線耦合器的方式，必須采用多階級聯(lián)才能實現(xiàn)寬頻帶使用，在VHF/UHF頻段使用時，工作波長較長，加上階數(shù)多，插損與尺寸均較大。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于此，有必要針對上述問題，提供一種定向耦合器，不需采用多級級聯(lián)，即可實現(xiàn)寬頻帶使用，而且插損和尺寸小。
一種定向耦合器，包括主傳輸線，第一副傳輸線、第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)和第一隔離網(wǎng)絡(luò)，所述主傳輸線的兩個端口分別為所述定向耦合器的輸入口、直通口；還包括第一耦合微帶線，所述第一耦合微帶線是主傳輸線與第一副傳輸線耦合構(gòu)成；所述第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)的一端與第一耦合微帶線的耦合端相連，另一端為所述定向耦合器的第一耦合端；所述第一隔離網(wǎng)絡(luò)包括一個可調(diào)電阻和一個電容，所述可調(diào)電阻與電容并聯(lián)后一端與第一耦合微帶線的隔離端相連，另一端接地。
上述定向耦合器，采用耦合微帶線和幅度均衡網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，耦合微帶線和幅度均衡網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡單，大幅度縮小耦合器的尺寸，而且不需要多級級聯(lián)即可實現(xiàn)寬頻工作，插值和平坦度等參數(shù)都得到很大的提升
附圖說明
圖1為本實用新型所述的一種定向耦合器。
具體實施方式
為更進(jìn)一步闡述本實用新型所采取的技術(shù)手段及取得的效果，下面結(jié)合附圖及較佳實施例，對本實用新型實施例的技術(shù)方案，進(jìn)行清楚和完整的描述。
如圖1，一種定向耦合器，包括主傳輸線7，第一副傳輸線、第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)1和第一隔離網(wǎng)絡(luò)2，所述主傳輸線7的兩個端口分別為所述定向耦合器的輸入口(即圖1中的Port1)、直通口(即圖1中的Port2)。主傳輸線7與第一副傳輸線耦合構(gòu)成第一耦合微帶線5，所述第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)1的一端與第一耦合微帶線5的耦合端相連，另一端為所述定向耦合器的第一耦合端(即圖1中的Port3)。所述第一隔離網(wǎng)絡(luò)2一端與第一耦合微帶線5的隔離端相連，另一端接地；所述的第一隔離網(wǎng)絡(luò)2，包含可調(diào)電阻器R2和與其并聯(lián)的電容器C3，其中R2和C3的輸入口與第一耦合微帶線5的隔離端相連，R2和C3的另一端均接地。
上述的定向耦合器，采用耦合微帶線和幅度均衡網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，不用多級級聯(lián)，即可實現(xiàn)寬頻工作，且在各個參數(shù)上，相對于傳統(tǒng)的定向耦合器，插值和平坦度的到了極大的提升，同時通過匹配電阻器R2和電容器C3的大小，定向性也得到很大的提升。
在一實施例中，所述的第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)為具有每倍頻程衰減5dB-10dB傳輸特性的均衡網(wǎng)絡(luò)，在幅度均衡網(wǎng)絡(luò)1中，電容器C2(即第二電容器)和電感器L2(即第二電感器)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，在遠(yuǎn)離諧振中心的頻點處，傳輸特性曲線呈現(xiàn)接近按每倍頻程衰減量增加5dB-10dB的規(guī)律變化。
在一實施例中，所述的第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)1具體包含電阻器R1(即第一電阻器)，電容器C1(即第一電容器)、C2，以及電感器L1(即第一電感器)、L2，其中L1的輸入端與第一耦合微帶線5的耦合端相連，L1的輸出端與R1和C1的輸入端相連，R1的輸出端與所述定向耦合器的第一耦合端相連，C1的另一端接地，L2的輸入端與第一耦合微帶線5的耦合端相連，L2的輸出端與C2的輸入端相連，C2的輸出端與所述定向耦合器的第一耦合端相連。
上述實施例中的定向耦合器，L1、C1和R1不僅用于調(diào)節(jié)正向單定向耦合器的第一耦合端的阻抗匹配，而且通過調(diào)節(jié)電感器L1和電容器C2的大小，可以改變定向耦合器的最低工作頻率。
在一實施例中，所述的定向耦合器，還包括幅度第二均衡網(wǎng)絡(luò)3、第二隔離網(wǎng)絡(luò)4、與主傳輸線7耦合的第二副傳輸線，主傳輸線7與第二副傳輸線構(gòu)成第二耦合微帶線6，其中第二幅度均衡網(wǎng)絡(luò)3的一端與第二耦合微帶線6的耦合端相連，另一端與所述定向耦合器的第二耦合端(即為圖中的Port4)相連，所述的第二隔離網(wǎng)絡(luò)4具體包含可調(diào)電阻器R4和與其并聯(lián)的電容器C6，其中R4和C6的輸入口與第二耦合微帶線6的隔離端相連，R4和C6的另一端均接地。所述的第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)1、第一副傳輸線、第一隔離網(wǎng)絡(luò)2與第二幅度均衡網(wǎng)絡(luò)3、第二副傳輸線、第二隔離網(wǎng)絡(luò)4呈鏡面對稱排列在主傳輸線的垂直線的兩側(cè)。
上述實施例的定向耦合器，當(dāng)天線口阻抗失配產(chǎn)生反射時，本實施例所述的定向耦合器可以實現(xiàn)反向定向工作，整個定向耦合器可以實現(xiàn)雙定向工作。
在一實施例中，所述的第二幅度均衡網(wǎng)絡(luò)為具有每倍頻程衰減5dB-10dB傳輸特性的均衡網(wǎng)絡(luò)，在幅度均衡網(wǎng)絡(luò)2中，電容器C5(即第四電容器)和電感器L4(即第四電感器)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，在遠(yuǎn)離諧振中心的頻點處，傳輸特性曲線呈現(xiàn)接近按每倍頻程衰減量增加5dB-10dB的規(guī)律變化。
在一實施例中，所述的第二幅度均衡網(wǎng)絡(luò)3，具體可包含電阻器R3(即第二電阻器)，電容器C4(即第三電容器)、C5(即第四電容器)，以及電感器L3(第三電感器)、L4(第四電感器)，其中L3的輸入端與第二耦合微帶線6的耦合端相連，L3的輸出端與R3和C4的輸入端相連，R3的輸出端與所述定向耦合器的第二耦合端相連，C4的另一端接地，L4的輸入端與第二耦合微帶線6的耦合端相連，L4的輸出端與C5的輸入端相連，C5的輸出端與所述定向耦合器的第二耦合端相連。
上述實施例中的定向耦合器，L3、C4和R3不僅用于調(diào)節(jié)正向單定向耦合器的第二耦合端的阻抗匹配，而且通過調(diào)節(jié)電感器L3和電容器C4的大小，可以改變定向耦合器的最低工作頻率。
進(jìn)一步的，下面給出了一種定向耦合器的具體示例，具體如下：
其中，電阻器R1取值50Ω，可調(diào)電阻器R2取值58Ω，電容器C1取值82pF，C2取值1000pF，C3取值2.2pF，電感器L1取值12nH，L2取值150nH，在108MHz～512MHz工作頻段范圍內(nèi)，定向耦合器耦合度為50dB，平坦度不大于±0.2dB，方向性大于21dB，雙定向耦合器的整體結(jié)構(gòu)尺寸僅為48mm×20mm×3mm。
如圖1，假定信號從Port1輸入向Port2傳輸?shù)姆较驗檎?，信號從Port2輸入向Port1傳輸?shù)姆较驗榉聪颉τ谡騿味ㄏ蝰詈掀鞫?，Port1為輸入口，Port2為直通口，Port3為耦合端。
在實際使用中，Port1與大功率寬帶線性射頻功放的射頻輸出口連接，Port2與天線的射頻輸入口連接。正向單定向耦合器的采樣機理如下：當(dāng)射頻功放輸出的大功率射頻信號從Port1輸入沿著微帶主傳輸線向Port2傳輸時，微帶副傳輸線通過耦合縫隙從微帶主傳輸線耦合出一部分信號能量送至第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)1，當(dāng)耦合區(qū)的長度小于工作波長的十分之一時，被耦合出來的信號其幅頻特性曲線將按每倍頻程增加6dB的規(guī)律變化。
對于第一幅度均衡網(wǎng)絡(luò)1，通過合理配置電感器L1和L2的電感值、電阻器R1的電阻值、電容器C1和C2的電容值，可以使均衡網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性曲線按每倍頻程衰減量增加6dB的規(guī)律變化，其中L2和C2構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，在遠(yuǎn)離諧振中心的頻點處，傳輸特性曲線呈現(xiàn)接近按每倍頻程衰減量增加6dB的規(guī)律變化，電感器L1和電容器C2主要用于調(diào)節(jié)正向單定向耦合器的最低工作頻率，電感值增加或電容值減小，最低工作頻率將隨之降低。L1、C1和R1用于調(diào)節(jié)正向單定向耦合器的耦合端Port3的阻抗匹配，同時對正向單定向耦合器的耦合平坦度進(jìn)行微調(diào)。第一隔離網(wǎng)絡(luò)1一端連接隔離端，通過調(diào)整R2的阻值和C3的容值可以使正向單定向耦合器獲得較好的方向性。
對于反向單定向耦合器而言，Port2為輸入口，Port1為直通口，Port4為耦合端，隔離端與第二隔離網(wǎng)絡(luò)4連接，當(dāng)天線口由于阻抗失配產(chǎn)生反射時，反射信號從Port2輸入沿著微帶主傳輸線向Port1傳輸。電感器L4和電容器C5主要用于調(diào)節(jié)反向單定向耦合器的最低工作頻率，電感值增加或電容值減小，最低工作頻率將隨之降低；L3、C4和R3用于調(diào)節(jié)反向單定向耦合器的耦合端Port4的阻抗匹配，同時對反向單定向耦合器的耦合平坦度進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整R4的阻值和C6的容值可以使反向單定向耦合器獲得較好的方向性。其中電阻器R1和R3的電阻值相同，可調(diào)電阻器R2和R4的電阻值相同，電容器C1和C4的電容值相同、C2和C5的電容值相同，C3和C6的電容值相同，電感器L1和L3的電感值相同、L2和L4的電感值相同，反向單定向耦合器與正向單定向耦合器的耦合度、隔離度等指標(biāo)相同。
正向單定向耦合器和反向單定向耦合器直接連接后即構(gòu)成雙定向耦合器,可同時對正向信號和反向信號進(jìn)行采樣。
以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達(dá)了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。因此，本實用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。