一种基于双线型阻抗变换器的双频耦合器的制造方法

文档序号:9473177阅读:427来源:国知局
一种基于双线型阻抗变换器的双频耦合器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微波双频耦合器,其属于多频微波耦合器领域。
【背景技术】
[0002] 目前,微波双频耦合器的实现方案一般有以下几种:
[0003] 1.基于复合左右手传输线的双频变换器的设计方案。此种方案是基于集总参数的 等效传输线理论,在传输线上加载集总电容,电感来构建左手传输线,产生等效的负介电常 数和负磁导率。由于存在不可避免的寄生右手效应,因而此种传输线具有左手和右手传输 特性。利用此传输线的可控色散和负电长度特性构造双频阻抗变换器。
[0004] 2.基于加载枝节线的双频阻抗变换器的设计方案。此种方案侧重于设计各种加载 枝节线结构,具有代表性的有T型或者Π 型或者Γ型或者E型结构及其改进结构,抑或 是加载阶梯型枝节线,短路耦合线等。由于加载枝节线结构的设计多种多样,使得双频耦合 器的实现形式很灵活,得到广泛应用。
[0005] 3.基于耦合谐振器结构的设计方案。此方案是将传统的四分之一波长传输线等效 为两端连接并联谐振器的阻抗或导纳变换器,使得设计的双频耦合器具有一定的带通滤波 特性。

【发明内容】

[0006] 发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种基于双线型阻抗变 换器的双频耦合器,该耦合器不仅解决了双频耦合器实现结构尺寸较大,工作带宽较窄的 问题,同时可以使用微带线,带状线等平面传输线形式实现,成本较低。
[0007] 技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
[0008] -种基于双线型阻抗变换器的双频耦合器,包括第一、第二组双频阻抗变换器,第 一组双频阻抗变换器包括两个第一双频阻抗变换器,第二组双频阻抗变换器包括两个第二 双频阻抗变换器,第一双频阻抗变换器和第二双频阻抗变换器按分组不同交替排列且依次 首尾连接形成环状结构,同时从第一双频阻抗变换器和第二双频阻抗变换器的连接处引出 端口,从而实现双频耦合器;其中,所述第一双频阻抗变换器包括第一双阻抗传输线和第二 双阻抗传输线,同时第一双阻抗传输线和第二双阻抗传输线相互并联;所述第二双频阻抗 变换器包括第三双阻抗传输线和第四双阻抗传输线,同时第三双阻抗传输线和第四双阻抗 传输线相互并联。
[0009] 优选的:所述第一双频阻抗变换器和第二双频阻抗变换器按分组不同交替排列且 依次首尾连接形成环状方形结构。
[0010] 优选的:所述第一双频阻抗变换器的两个频率点处均等效为K阻抗变换器;所述 第二双频阻抗变换器的两个频率点处均等效为K阻抗变换器。
[0011] 所述双频阻抗变换器的参数方程:
[0013] 其中,R1= Z 2/%,R2= 2Z 2/ZT,Z1, Θ i是第一阻抗传输线的特征阻抗和 电长度,Ζ2, θ2是第二阻抗传输线的特征阻抗和电长度,Z ,是K变换器的阻抗值,θ m,θlf2, θ2fl,θ2f2分别是传输线支线θ i,θ2在频率f i,f2处的电长度,且θlf2/ θ m = Rf) ? IiJ ? 2fl - R f°
[0014] 优选的:对于工作频率比为2. 3的双频耦合器,其第一双阻抗传输线的特征 阻抗22. 0 Ω,对应的电长度27. 3deg@l. OGHz ;第二双阻抗传输线的特征阻抗79. 5 Ω, 对应的电长度54. 5deg@l. OGHz ;第三双阻抗传输线的特征阻抗31. 0Ω,对应的电长度 27. 3deg@l. OGHz ;第四双阻抗传输线的特征阻抗112. 5 Ω,对应的电长度54. 5deg@l. OGHz ; 出口端的特征阻抗50 Ω。
[0015] 本发明提供的一种基于双线型阻抗变换器的双频耦合器,相比现有技术,具有以 下有益效果:
[0016] (1).本发明可以实现双频耦合器,而且其结构新颖;
[0017] (2).双频耦合器的结构简单,整体尺寸较小,有利于电路的集成设计;
[0018] (3).两频点处的匹配性好,插入损耗较低,隔离度高。
【附图说明】
[0019] 图1传统正交3dB定向耦合器结构图。
[0020] 图2经典的单频阻抗变换器的结构图。
[0021] 图3并联双线型双频变换器结构图。
[0022] 图4基于并联双线型变换器的双频耦合结构图。
[0023] 图5双频耦合器(频比为2. 3)的回波损耗(Sll)曲线图。
[0024] 图6双频耦合器(频比为2. 3)的插入损耗(S21,S31)的幅度曲线图。
[0025] 图7双频耦合器(频比为2. 3)的插入损耗(S21,S31)的相位曲线图。
[0026] 图8双频耦合器(频比为2. 3)的隔离度(S41)曲线图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0028] 一种基于双线型阻抗变换器的双频耦合器,如图4所示,包括第一、第二组双频阻 抗变换器,第一组双频阻抗变换器包括两个第一双频阻抗变换器,第二组双频阻抗变换器 包括两个第二双频阻抗变换器,所述第一双频阻抗变换器和第二双频阻抗变换器按分组不 同交替排列且依次首尾连接形成环状方形结构,同时从第一双频阻抗变换器和第二双频阻 抗变换器的连接处引出端口(P1, P2, P3, P4),从而实现双频耦合器;其中,如图3所示,所述 第一双频阻抗变换器包括第一双阻抗传输线和第二双阻抗传输线,同时第一双阻抗传输线 和第二双阻抗传输线相互并联;所述第二双频阻抗变换器包括第三双阻抗传输线和第四双 阻抗传输线,同时第三双阻抗传输线和第四双阻抗传输线相互并联。
[0029] 所述第一双频阻抗变换器的两个频率点处均等效为K阻抗变换器;所述第二双频 阻抗变换器的两个频率点处均等效为K阻抗变换器。
[0030] 图1所示,为传统正交3dB定向耦合器结构图。其中,阻抗变换器如图2所示,是 设计的核心,其既要满足阻抗变换功能,实现各端口阻抗匹配,减小功率的反射损耗,也要 满足相位偏移功能,实现直通臂和耦合臂信号的正交性。其网络特性可用矩阵参数来表示。
[0031] 其导纳矩阵为:
[0033] 其中,&是K变换器的阻抗值,Yk为阻抗变换器的导纳矩阵,j为虚数单位。
[0034] 图3是双频K变换器的结构图。双频阻抗变换器由对称并联型双阻抗传输线
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