集总参数正交电桥的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及正交电桥技术领域，特别是涉及一种集总参数正交电桥。
【背景技术】
[0002] 在VHF(VeryHighFrequency，甚高频）射频频段，正交电桥一般有微带线分布参 数和电感电容集总参数两种实现形式。微带线分布参数正交电桥其频率低、波长很长，导致 体积太大，成本高，且功率容量不高。集总参数正交电桥最简单的结构如图1所示，由一个 互感线圈和两个电容组成，两个输出端口信号功率平分而相位相差90度，互感线圈由两根 漆包线扭绞而成，保证耦合系数采用扭绞线结构的集总参数正交电桥可以有效 减小体积，但由两根漆包线扭绞的互感线圈耦合系数难以保证一致性，互感线圈的绕制一 致性差，不利于批量生产，且功率容量有限。 【实用新型内容】
[0003] 基于此，为解决现有技术中正交电桥存在的问题，本实用新型提供一种集总参数 正交电桥，该正交电桥具有大功率容量，而且体积小、成本低，调试简单，制作一致性好，便 于大批量生产。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型在实施例中采用如下技术方案：
[0005] 一种集总参数正交电桥，包括同轴线、耦合电容、印制电路板，所述同轴线每一端 的内导体和外导体均通过所述耦合电容连接，所述同轴线、所述耦合电容均焊接在印制电 路板上。
[0006] 较佳的，所述同轴线绕制为圆形或矩形。
[0007] 进一步的，本实用新型实施例中的集总参数正交电桥还包括自感线圈、接地电容； 所述同轴线每一端的内导体和外导体分别通过所述自感线圈连接在所述耦合电容的两端， 所述耦合电容的两端还通过所述接地电容接地。该结构形式的集总参数正交电桥具有频带 宽、幅度平衡度好的优点。
[0008] 进一步的，为抑制高频噪声，本实用新型实施例中的集总参数正交电桥还包括磁 环，所述同轴线绕制在所述磁环上，以此降低噪声干扰。
[0009] 本实用新型采用同轴线作为互感线圈，同轴线的内导体和外导体等效为两根扭绞 线，同轴线的内导体和外导体之间具有强耦合，可以很好的实现功率的直通和耦合分配。本 实用新型提供的集总参数正交电桥具有低插损、低端口驻波、低幅度平衡度和相位平衡度、 高隔离度、高功率容量的优点，而且其体积小、成本低、电路简单、制作一致性好，调试简单， 便于大批量生产，特别在VHF的低频段、带宽小于25%的窄带应用场合具有更佳的优势。
【附图说明】
[0010] 图1为现有技术中集总参数正交电桥的电路原理示意图；
[0011] 图2为本实用新型实施例一中的集总参数正交电桥示意图；
[0012] 图3为本实用新型实施例二中集总参数正交电桥的电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图对本实用新型的具体内容作进一步说明。
[0014] 实施例一
[0015]图2为本实用新型实施例一中的集总参数正交电桥的示意图，如图2所示，该集总 参数正交电桥包括同轴线1、耦合电容2、印制电路板3。同轴线2每一端的内导体和外导体 均通过耦合电容2连接，同轴线1、耦合电容2均焊接在印制电路板3上。其中，耦合电容2 可采用高Q值、高压电容。印制电路板（PCB板）的尺寸可根据需求进行合理设置，为保证 正交电桥较小的体积，整个PCB板尺寸可设计为长度不超过40毫米、宽度不超过15毫米、 高度不超过15毫米。
[0016] 本实用新型的核心在于使用同轴线1作为互感线圈，同轴线是常见的信号传输 线，同轴线由外向内依次是护套、外导体（屏蔽层）、绝缘介质和内导体4部分。其中护套 为同轴线最外面的绝缘层，主要起保护作用；外导体（屏蔽层）有双重作用，它既作为传输 回路的一根导线，传输低电平，又具有屏蔽作用；绝缘介质主要是提高抗干扰性能，同时防 止水、氧等侵蚀；内导体用于传输高电平，其主要材料一般为铜。基于同轴线的特殊结构， 同轴线的内导体和外导体可等效为两根扭绞线，而同轴线的内导体和外导体之间具有强耦 合，可以很好的实现功率的直通和耦合分配。
[0017] 在本实施例一中，使用一定长度的同轴线（最好是可以定型的半硬或半柔同轴 线，保证性能稳定可靠），按照一定的直径规格绕成圆形，也可以绕成矩形或者其他形状，保 证一定的电感量即可，其中电感值、电容值由如下公式计算：
[0018]
[0019]其中，L、C、R、f的单位均为国际制单位。
[0020] 正交电桥的功率容量主要取决于同轴线中介质耐压值和耦合电容的耐压值，因此 选用一般规格的同轴线和大封装的耦合电容即可满足正交电桥功率容量的要求。
[0021] 另外，正交电桥功率容量的大小还与正交电桥的插损有关，尤其在千瓦数量级或 更高的功率下。本实施例一中的集总参数正交电桥其插损小，在较大功率时，正交电桥损耗 的功率不大，可以稳定工作。而对于现有技术中采用漆包线扭绞结构的正交电桥，在连续工 作条件下热量大量积累，很难保证其工作的可靠性。
[0022] 在同轴线的尺寸方面，可依据设计需要进行调整，只需要使同轴线满足电感量要 求，在长度增加时，可以减小电感线圈直径，增加圈数，因此在设计上具有很强的灵活性。
[0023] 本实施例一种的集总参数正交电桥还可以外加一个金属结构和4个连接在端口 的SMA或N型射频头，做成单独的器件使用，当然也可以直接分布在PCB板上使用。
[0024] 下面对本实施例一中的集总参数正交电桥进行仿真，以验证其有益效果。
[0025] 本实施例一中用于仿真的集总参数正交桥，其中印制电路板3长宽高分别为 45X15X15毫米；中心频率45MHz;同轴线1的长度为310毫米；耦合电容为28pF;经仿 真后发现，插损小于〇. 15dB，保证在较大功率工作时正交电桥损耗的功率也不大；各端口 驻波小于1.25dB，保证正交电桥在和其他器件连接时相互影响很小；端口之间的隔离度 大于25dB，表明端口间相互影响也较小；另外，幅度平衡度小于±0.4dB，相位平衡度小于 ±5°，有效相对带宽大于25%，性能指标优良。
[0026] 实施例二
[0027] 本实施例二提供一种集总参数正交电桥，包括同轴线、耦合电容、印制电路板，还 包括自感线圈和接地电容。同轴线每一端的内导体和外导体分别通过自感线圈连接在耦合 电容的两端，耦合电容的两端还通过接地电容接地。
[0028] 图3为本实施例二中集总参数正交电桥的电路原理图。如图3所示，互感线圈L1 由同轴线绕制而成，互感线圈L1的两端呈对称结构，每一端均通过两个自感线圈L2连接至 耦合电容C1的两端，且耦合电容C1的两端均通过接地电容C2后接地。其中，耦合电容C1 可采用高Q值、高压电容。
[0029] 使用一定长度的同轴线，按照一定的直径规格绕成互感线圈L1，具体可绕制为圆 形、矩形或者其他形状，保证一定的电感量即可，同轴线最好采用可以定型的半硬或半柔同 轴线，保证互感线圈性能稳定可靠。
[0030] 正交电桥的功率容量主要取决于同轴线中介质耐压值和耦合电容的耐压值，因此 选用一般规格的同轴线和大封装的耦合电容即可满足正交电桥功率容量的要求。在同轴线 的尺寸方面，可依据设计需要进行调整，只需要使同轴线满足电感量要求，在长度增加时， 可以减小电感线圈直径，增加圈数，因此在设计上具有很强的灵活性。
[0031] 相比于实施例一，本实施例二中的集总参数正交电桥引入自感线圈、接地电容，虽 然电路结构、调试工作比实施例一中的集总参数正交电桥复杂一些，但其具有频带宽、幅度 平衡度好的优点，也能在VHF射频频段得到广泛应用。
[0032] 进一步的，本实用新型中的集总参数正交电桥还可包括磁环，将同轴线绕制在磁 环上，可以有效降低噪声干扰。虽然引入磁环后会产生功率损耗，但在正交电桥功率较小时 可抑制高频噪声，因此该种结构也具有一定的应用价值。
[0033] 综合上述内容，本实用新型采用同轴线作为互感线圈，将同轴线的内导体和外导 体等效为两根扭绞线，同轴线的内导体和外导体之间具有强耦合，可以很好的实现功率的 直通和耦合分配。本实用新型具有低插损、低端口驻波、低幅度平衡度和相位平衡度、高隔 离度、高功率容量的优点，而且其体积小、成本低、电路简单、制作一致性好，调试简单，便于 大批量生产，特别在VHF的低频段、带宽小于25%的窄带应用场合具有更佳的优势。
[0034] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0035] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于 本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种集总参数正交电桥，其特征在于，包括同轴线、耦合电容、印制电路板，所述同轴 线每一端的内导体和外导体均通过所述耦合电容连接，所述同轴线、所述耦合电容均焊接 在印制电路板上。2. 根据权利要求1所述的集总参数正交电桥，其特征在于，所述同轴线绕制为圆形或 矩形。3. 根据权利要求1或2所述的集总参数正交电桥，其特征在于，还包括自感线圈、接地 电容；所述同轴线每一端的内导体和外导体分别通过所述自感线圈连接在所述耦合电容的 两端，所述耦合电容的两端还通过所述接地电容接地。4. 根据权利要求1或2所述的集总参数正交电桥，其特征在于，还包括磁环，所述同轴 线绕制在所述磁环上。
【专利摘要】本实用新型涉及一种集总参数正交电桥，包括同轴线、耦合电容、印制电路板，所述同轴线每一端的内导体和外导体均通过所述耦合电容连接，所述同轴线、所述耦合电容均焊接在印制电路板上。本实用新型具有低插损、低端口驻波、低幅度平衡度和相位平衡度、高隔离度、高功率容量的优点，而且其体积小、成本低、电路简单、制作一致性好，调试简单，便于大批量生产，特别在VHF的低频段、带宽小于25％的窄带应用场合具有更佳的优势。
【IPC分类】H01P5/16
【公开号】CN204668440
【申请号】CN201520372103
【发明人】佘广益, 李建群, 唐建春
【申请人】中国电子科技集团公司第七研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月2日