一种微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统的制作方法

一种微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术是分案申请。原申请的申请号为201811222931.0，申请日为2018年10月19日，发明名称为“一种微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统”。
技术领域
3.本文涉及物位测量技术领域，尤其涉及的是一种微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统。


背景技术：

4.雷达物位计利用了电磁波的特殊性能来进行物位检测。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射。发射－反射－接收是雷达物位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号，反射回来的信号仍由天线接收。电磁波信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离成比例。
5.如图1所示，在雷达物位测量领域，由于受到结构、安装、密封及防爆等方面的限制多采用单天线的方式发射及接收电磁波信号。图1所示的雷达物位计中，采用单天线32发射及接收电磁波信号，单芯片雷达传感器30可以通过定向耦合器31实现发射通道和接收通道的隔离。
6.分支线定向耦合器是一种常用的定向耦合器。如图2所示，一种3db微带双分支定向耦合器由主线、副线及两条耦合分支线组成。ab是主线，dc是副线，ad和bc是分支线，两条分支线的长度及间隔均为四分之一波长(λ/4)，ab主线和dc副线的特征阻抗均为ad分支线和bc分支线的特征阻抗均为z0，每个端口的特征阻抗为z0。在端口(1)有输入而其他端口匹配时，端口(2)和端口(3)有等幅不同相输出，端口(2)和端口(3)之间存在90
°
相差，端口(4)无信号输出，端口(4)是隔离端口。3db微带双分支定向耦合器具有很好的对称性，四端口中任何一个端口均可作为输入端口。
7.随着电磁波频率的不断提高，当雷达物位计从厘米波波段朝着毫米波波段发展时，由于3db微带双分支定向耦合器的尺寸变小，所以定向耦合器的隔离度下降，影响了雷达物位计的测量精度。


技术实现要素：

8.根据本技术的一个方面，本技术实施例提供一种微带双分支定向耦合器，包括：主线1、第一分支线2、副线3、第二分支线4、四个端口和四条端口引线；
9.所述四个端口包括：位于所述主线1和所述第二分支线4连接处的输入端口5、位于所述主线1与所述第一分支线2连接处的直通端口6、位于所述第一分支线2与所述副线3连接处的耦合端口7、和位于所述副线3和第二分支线4连接处的隔离端口8；
10.所述四条端口引线包括：设置在所述输入端口5上的输入端口引线51、设置在所述直通端口6上的直通端口引线61、设置在所述耦合端口7上的耦合端口引线71和设置在所述
隔离端口8上的隔离端口引线81；
11.所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。
12.根据本技术的另一方面，本技术实施例提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200和收发天线300；所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120；所述微带分支线定向耦合器200包括四条端口引线：输入端口引线51，直通端口引线61，耦合端口引线71和隔离端口引线81；
13.所述输入端口引线51与所述发射通道组110中的发射通道连接；
14.所述隔离端口引线81与所述接收通道组120中的第一接收通道连接；
15.所述直通端口引线61或所述耦合端口引线71与所述收发天线300连接；
16.所述微带分支线定向耦合器200上未与所述收发天线300连接的耦合端口引线71或直通端口引线61与所述接收通道组120中除所述第一接收通道外其他接收通道连接。
17.根据本技术的又一方面，本技术实施例提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200、收发天线300和功率吸收装置600；所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120；所述微带分支线定向耦合器200包括四条端口引线：输入端口引线51，直通端口引线61，耦合端口引线71和隔离端口引线81；
18.所述输入端口引线51与所述发射通道组110中的发射通道连接；
19.所述隔离端口引线81与所述接收通道组120中的接收通道连接；
20.所述直通端口引线61或所述耦合端口引线71与所述收发天线300连接；
21.所述微带分支线定向耦合器200上未与所述收发天线300连接的耦合端口引线71或直通端口引线61与所述功率吸收装置600连接；
22.所述功率吸收装置600包括：微带贴片天线601和覆盖所述微带贴片天线601的吸波材料602。
23.与相关技术相比，本技术实施例提供的一种微带双分支定向耦合器，通过采用环形微带双分支定向耦合器，输入端口引线与隔离端口引线之间不再是平行走线，而是成一夹角走线，因此增大了输入信号通道和输出信号通道之间的距离，减少了输入信号与输出信号之间的相互干扰，从而提高了定向耦合器的隔离度。
24.与相关技术相比，本技术实施例提供的一种雷达物位测量系统，通过将微带分支线定向耦合器中的空置端口(未与收发天线连接的耦合端口或直通端口)连接到雷达信号收发装置的其他接收通道上，解决了微带分支线定向耦合器的空置端口阻抗匹配问题，提高了雷达物位测量系统的测量精度。
25.与相关技术相比，本技术实施例提供的一种雷达物位测量系统，通过将微带分支线定向耦合器中的空置端口(未与收发天线连接的直通端口或耦合端口)连接到覆盖吸波材料的微带贴片天线上，能够解决微带分支线定向耦合器的空置端口阻抗匹配问题，提高了雷达物位测量系统的测量精度。
附图说明
26.图1为现有技术中的一种单天线雷达物位计示意图；
27.图2为现有技术中的一种3db微带双分支定向耦合器的原理示意图；
28.图3为本发明实施例1的一种圆形微带双分支定向耦合器的示意图；
29.图4
‑
a为发明实施例1中具有一条枝节微带线的圆形微带双分支定向耦合器的示意图；
30.图4
‑
b为发明实施例1中具有两条枝节微带线的圆形微带双分支定向耦合器的示意图；
31.图5为本发明实施例1中一种端口引线的示意图；
32.图6为本发明实施例2的一种雷达物位测量系统的示意图；
33.图7为本发明实施例3的一种雷达物位测量系统的示意图；
34.图8为本发明示例1的一种雷达物位测量系统的示意图；
35.图9为本发明示例1的圆形微带双分支定向耦合器的hfss测试结果示意图；
36.图10为本发明示例2的一种雷达物位测量系统的示意图；
37.图11为本发明示例2的带一条枝节微带线的圆形微带双分支定向耦合器的hfss测试结果示意图；
38.图12为本发明示例3的一种雷达物位测量系统的示意图；
39.图13为本发明示例3的带两条枝节微带线的圆形微带双分支定向耦合器的hfss测试结果示意图；
40.图14为本发明示例4的一种雷达物位测量系统的示意图；
41.图15为本发明示例4的另一种雷达物位测量系统的示意图。
42.附图标记
43.1主线；2第一分支线；3副线；4第二分支线；
44.5输入端口；6直通端口；7耦合端口；8隔离端口；
45.51输入端口引线；61直通端口引线；71耦合端口引线；81隔离端口引线；
46.30单芯片雷达传感器；31定向耦合器；32天线；
47.11第一微带线；12第二微带线；13第三微带线；
48.21第一枝节微带线；22第二枝节微带线；
49.100雷达信号收发装置；200微带分支线定向耦合器；300收发天线；
50.400功率合成器；500功分器；
51.110发射通道组；120接收通道组；
52.1101第一发射通道；1102第二发射通道；1201第一接收通道；1202第二接收通道；1203第三接收通道；
53.600功率吸收装置；601微带贴片天线；602吸波材料；
具体实施方式
54.为使本发明申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
55.本技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
56.实施例1
57.如图3所示，本发明实施例提供一种微带双分支定向耦合器，包括：主线1、第一分支线2、副线3、第二分支线4、四个端口和四条端口引线；
58.所述四个端口包括：位于所述主线1和所述第二分支线4连接处的输入端口5、位于所述主线1与所述第一分支线2连接处的直通端口6、位于所述第一分支线2与所述副线3连接处的耦合端口7、和位于所述副线3和第二分支线4连接处的隔离端口8；
59.所述四条端口引线包括：设置在所述输入端口5上的输入端口引线51、设置在所述直通端口6上的直通端口引线61、设置在所述耦合端口7上的耦合端口引线71和设置在所述隔离端口8上的隔离端口引线81；
60.所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；
61.每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。
62.在上述实施方式中，输入端口引线与隔离端口引线之间不再是平行走线，而是成一定角度走线，因此增大了输入信号通道和输出信号通道之间的距离，减少了输入信号与输出信号之间的相互干扰，从而提高了定向耦合器的隔离度。
63.在一种实施方式中，所述闭合环包括：圆环、或椭圆环。
64.在一种实施方式中，所述微带双分支定向耦合器还包括：
65.设置在输入端口引线51、直通端口引线61或耦合端口引线71上的一条或多条枝节微带线；
66.在一种实施方式中，设置在端口引线上的枝节微带线与所述端口引线垂直；
67.如图4
‑
a所示，所述微带双分支定向耦合器包括：第一枝节微带线21，所述第一枝节微带线21设置在输入端口引线51上。在其他的实施方式中，设置在同一条端口引线上的微带线也可以是多条。
68.在一种实施方式中，所述微带双分支定向耦合器还包括：
69.设置在输入端口引线51上的第一枝节微带线21和设置在直通端口引线61上的第二枝节微带线22；或者
70.设置在输入端口引线51上的第一枝节微带线21和设置在耦合端口引线71上的第二枝节微带线22；
71.设置在直通端口引线61上的第一枝节微带线21和设置在耦合端口引线71上的第二枝节微带线22；
72.如图4
‑
b所示，所述微带双分支定向耦合器包括：第一枝节微带线21和第二枝节微带线22；所述第一枝节微带线21设置在所述输入端口引线51上，所述第二枝节微带线22设置在所述耦合端口引线71上。在其他的实施方式中，设置在同一条端口引线上的微带线也
可以是多条。
73.在一种实施方式中，设置在端口引线上的枝节微带线的长度可以是λ/4，所述枝节微带线与所述端口引线对应的端口的距离可以是λ/4。
74.在上述实施方式中，在一个或多个端口加枝节微带线后，一部分输入信号经过所述枝节微带线反射回隔离端口，这部分反射信号遇到输入端口泄露到隔离端口的发射信号，二者可以形成功率相消，减轻了输入端口的发射信号从隔离端口泄露输出，从而提高了定向耦合器的隔离度。
75.在一种实施方式中，所述微带双分支定向耦合器的主线1和副线2的特征阻抗均为所述第一分支线3和第二分支线4的特征阻抗均为z0；所述微带双分支定向耦合器是耦合系数为3db的定向耦合器，具有良好的对称性。
76.当所述微带双分支定向耦合器中心频率小于或等于频率阈值时，z0为50欧；当所述微带双分支定向耦合器中心频率大于频率阈值时，z0大于50欧。
77.其中，频率阈值可以设置为20ghz。比如，当所述微带双分支定向耦合器中心频率为78ghz时，z0可以设置为100欧；
78.在一种实施方式中，如图5所示，所述端口引线包括：特征阻抗为z0的第一微带线11，特征阻抗为的第二微带线12和特征阻抗为z1的第三微带线13；所述第一微带线11的第一端与所述端口连接，所述第一微带线11的第二端与所述第二微带线12的第一端连接，所述第二微带线12的第二端与所述第三微带线13的第一端连接；其中，z0大于z1。比如，当所述微带双分支定向耦合器中心频率大于20ghz时，z0为100欧，z1为50欧。
79.在一种实施方式中，当所述端口引线包括上述第一微带线11，第二微带线12和第三微带线13时，设置在所述端口引线上的枝节微带线设置在所述第一微带线11上；
80.在一种实施方式中，所述端口引线包括：一条特征阻抗从z0渐变为z1的阻抗渐变微带线；其中，所述阻抗渐变微带线靠近所述端口处的特征阻抗为z0，远离所述端口处的特征阻抗为z1；其中，z0大于z1。比如，当所述微带双分支定向耦合器中心频率大于20ghz时，z0为100欧，z1为50欧。
81.实施例2
82.如图6所示，本发明实施例提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200和收发天线300；所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120；
83.所述微带分支线定向耦合器200包括四条端口引线：输入端口引线51、直通端口引线61、耦合端口引线71和隔离端口引线81；
84.所述输入端口引线51与所述发射通道组110中的发射通道连接；
85.所述隔离端口引线81与所述接收通道组120中的第一接收通道连接；
86.所述直通端口引线61或所述耦合端口引线71与所述收发天线300连接；
87.所述微带分支线定向耦合器200上未与所述收发天线300连接的耦合端口引线71或直通端口引线61与所述接收通道组120中除所述第一接收通道外其他接收通道连接。
88.随着电磁波频率的升高(毫米波)，很难找到现成的器件作为负载实现定向耦合器的端口匹配，因此，上述实施方式中将微带分支线定向耦合器中的空置端口(未与收发天线
连接的耦合端口或直通端口)连接到雷达信号收发装置的其他接收通道上，解决了微带分支线定向耦合器的空置端口阻抗匹配问题，提高了雷达物位测量系统的测量精度。
89.其中，所述发射通道组110包括至少一个发射通道；所述接收通道组120包括至少两个接收通道；
90.在一种实施方式中，所述输入端口引线51与所述发射通道组110中的发射通道是采用以下方式连接：所述输入端口引线51直接与所述发射通道组110中的一个发射通道连接；或者，所述输入端口引线51通过功率合成器400与所述发射通道组110中的多个发射通道连接。
91.在一种实施方式中，所述微带分支线定向耦合器200上未与所述收发天线300连接的耦合端口引线71或直通端口引线61与所述接收通道组120中除所述第一接收通道外其他接收通道是采用以下方式连接：所述微带分支线定向耦合器200上未与所述收发天线300连接的耦合端口引线71或直通端口引线61直接与所述接收通道组120中除所述第一接收通道外的一个接收通道连接；或者，所述微带分支线定向耦合器200上未与所述收发天线300连接的耦合端口引线71或直通端口引线61通过功分器500与所述接收通道组120中除所述第一接收通道外的多个接收通道连接；
92.在一种实施方式中，所述微带分支线定向耦合器200可以采用上述实施例1中的微带双分支定向耦合器。在其他的实施方式中，所述微带分支线定向耦合器也可以采用现有技术中的微带双分支定向耦合器。
93.在一种实施方式中，所述收发天线300包括：微带贴片天线。
94.实施例3
95.如图7所示，本发明实施例提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200、收发天线300和功率吸收装置600；所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120；
96.所述微带分支线定向耦合器200包括四条端口引线：输入端口引线51、直通端口引线61、耦合端口引线71和隔离端口引线81；
97.所述输入端口引线51与所述发射通道组110中的发射通道连接；
98.所述隔离端口引线81与所述接收通道组120中的接收通道连接；
99.所述直通端口引线61或所述耦合端口引线71与所述收发天线300连接；
100.所述微带分支线定向耦合器200上未与所述收发天线300连接的耦合端口引线71或直通端口引线61与所述功率吸收装置600连接；
101.所述功率吸收装置600包括：微带贴片天线601和覆盖所述微带贴片天线601的吸波材料602。
102.上述实施方式中设置专门的功率吸收装置600，所述功率吸收装置600通过微带贴片天线601对外辐射能量，吸波材料602能够吸收微带贴片天线601对外辐射的能量。将微带分支线定向耦合器200上未与收发天线300连接的直通端口或耦合端口连接到所述功率吸收装置600上，能够解决微带分支线定向耦合器的空置端口阻抗匹配问题，提高了雷达物位测量系统的测量精度。
103.其中，所述发射通道组110包括至少一个发射通道；所述接收通道组120包括至少一个接收通道；
104.所述输入端口引线51与所述发射通道组110中的发射通道是采用以下方式连接：
105.所述输入端口引线51直接与所述发射通道组110中的一个发射通道连接；或者，
106.所述输入端口引线51通过功率合成器400与所述发射通道组110中的多个发射通道连接。
107.在一种实施方式中，所述微带贴片天线601包括：单一微带贴片天线，或微带串馈驻波阵；
108.在一种实施方式中，所述微带分支线定向耦合器200可以采用上述实施例1中的微带双分支定向耦合器。在其他的实施方式中，所述微带分支线定向耦合器也可以采用现有技术中的微带双分支定向耦合器。
109.在一种实施方式中，所述收发天线300可以采用微带贴片天线。
110.下面通过多个示例说明本技术的微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统。
111.示例1
112.如图8所示，本示例针对78ghz的雷达信号源，提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200和收发天线300。
113.所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120，所述发射通道组110至少包括第一发射通道1101；所述接收通道组至少包括第一接收通道1201和第二接收通道1202；
114.所述微带分支线定向耦合器200包括：主线1、第一分支线2、副线3、第二分支线4、四个端口和四条端口引线；
115.所述四个端口包括：位于所述主线1和所述第二分支线4连接处的输入端口5、位于所述主线1与所述第一分支线2连接处的直通端口6、位于所述第一分支线2与所述副线3连接处的耦合端口7、和位于所述副线3和第二分支线4连接处的隔离端口8；
116.所述四条端口引线包括：设置在所述输入端口5上的输入端口引线51、设置在所述直通端口6上的直通端口引线61、设置在所述耦合端口7上的耦合端口引线71和设置在所述隔离端口8上的隔离端口引线81；
117.所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。当所述雷达信号源为78ghz时，所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长λ约为3.85mm，λ/4约为0.96mm。
118.所述微带双分支定向耦合器的主线1和副线2的特征阻抗均为所述第一分支线3和第二分支线4的特征阻抗均为z0，z0为100欧。
119.每一条端口引线包括：特征阻抗为z0的第一微带线11，特征阻抗为的第二微带线12和特征阻抗为z1的第三微带线13；所述第一微带线11的第一端与所述端口连接，所述第一微带线11的第二端与所述第二微带线12的第一端连接，所述第二微带线12的第二端与所述第三微带线13的第一端连接，z1为50欧。
120.所述输入端口引线51与所述第一发射通道1101连接；所述隔离端口引线81与所述第一接收通道1201连接；所述直通端口引线61与所述收发天线300连接，所述耦合端口引线
71与所述第二接收通道1202连接。所述收发天线300为微带贴片天线。
121.如图9所示，通过对圆形微带双分支定向耦合器进行hfss(high frequency structure simulator，高频结构仿真)测试，可以得到中心频率附近(78.9957ghz)的测试结果如下：
122.s
41
＝
‑
25.7371db；s
11
＝
‑
25.2708db；s
31
＝
‑
3.5506db；s
21
＝
‑
3.9361db
123.因此，在隔离端口测到的输入端口输入的信号泄露到隔离端口的能量是
‑
25.7371db，也即，输入端口到隔离端口的反向传输系数是
‑
25.7371db。在输入端口测到的输入端口输入的信号反射回输入端口的能量是
‑
25.2708db，也即，输入端口到输入端口的反向传输系数是
‑
25.2708db。在耦合端口测到的输入端口输入的信号传输到耦合端口的能量是
‑
3.5506db，也即，输入端口到耦合端口的反向传输系数是
‑
3.5506db。在直通端口测到的输入端口输入的信号传输到直通端口的能量是
‑
3.9361db，也即，输入端口到直通端口的反向传输系数是
‑
3.9361db。根据上述hfss测试结果能够说明，采用圆形微带双分支定向耦合器后，中心频率附近的隔离度能够得到改善。
124.随着电磁波频率的升高(毫米波)，很难找到现成的器件作为负载实现定向耦合器的耦合端口的匹配，因此，本示例通过将耦合端口连接到雷达信号收发装置100的另一个接收通道(第二接收通道)上，巧妙地解决了微带分支线定向耦合器200的端口阻抗匹配问题。另一方面，通过采用圆形微带双分支定向耦合器，输入端口引线与隔离端口引线之间不再是平行走线，而是成直角走线，因此增大了输入信号通道和输出信号通道之间的距离，减少了输入信号与输出信号之间的相互干扰，从而提高了定向耦合器的隔离度。
125.示例2
126.如图10所示，本示例针对78ghz的雷达信号源，提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200和收发天线300。
127.所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120，所述发射通道组110至少包括第一发射通道1101；所述接收通道组至少包括第一接收通道1201和第二接收通道1202；
128.所述微带分支线定向耦合器200包括：主线1、第一分支线2、副线3、第二分支线4、四个端口、四条端口引线和第一枝节微带线21；
129.所述四个端口包括：位于所述主线1和所述第二分支线4连接处的输入端口5、位于所述主线1与所述第一分支线2连接处的直通端口6、位于所述第一分支线2与所述副线3连接处的耦合端口7、和位于所述副线3和第二分支线4连接处的隔离端口8；
130.所述四条端口引线包括：设置在所述输入端口5上的输入端口引线51、设置在所述直通端口6上的直通端口引线61、设置在所述耦合端口7上的耦合端口引线71和设置在所述隔离端口8上的隔离端口引线81；
131.所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。当所述雷达信号源为78ghz时，所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长λ约为3.85mm，λ/4约为0.96mm。
132.所述微带双分支定向耦合器的主线1和副线2的特征阻抗均为所述第一分
支线3和第二分支线4的特征阻抗均为z0，z0为100欧。
133.每一条端口引线包括：特征阻抗为z0的第一微带线11，特征阻抗为的第二微带线12和特征阻抗为z1的第三微带线13；所述第一微带线11的第一端与所述端口连接，所述第一微带线11的第二端与所述第二微带线12的第一端连接，所述第二微带线12的第二端与所述第三微带线13的第一端连接，z1为50欧。
134.所述第一枝节微带线21设置在输入端口引线51上。实际上，所述第一枝节微带线21设置在输入端口引线51的第一微带线11上，所述第一枝节微带线21与所述第一微带线11垂直。
135.所述输入端口引线51与所述第一发射通道1101连接；所述隔离端口引线81与所述第一接收通道1201连接；所述直通端口引线61与所述收发天线300连接，所述耦合端口引线71与所述第二接收通道1202连接。所述收发天线300为微带贴片天线。
136.如图11所示，通过对圆形微带双分支定向耦合器进行hfss(high frequency structure simulator，高频结构仿真)测试，可以得到中心频率附近(78.8928ghz)的测试结果如下：
137.s
41
＝
‑
30.2597db；s
11
＝
‑
29.8601db；s
31
＝
‑
3.7089db；s
21
＝
‑
3.7939db
138.因此，在隔离端口测到的输入端口输入的信号泄露到隔离端口的能量是
‑
30.2597db，也即，输入端口到隔离端口的反向传输系数是
‑
30.2597db。在输入端口测到的输入端口输入的信号反射回输入端口的能量是
‑
29.8601db，也即，输入端口到输入端口的反向传输系数是
‑
29.8601db。在耦合端口测到的输入端口输入的信号传输到耦合端口的能量是
‑
3.7089db，也即，输入端口到耦合端口的反向传输系数是
‑
3.7089db。在直通端口测到的输入端口输入的信号传输到直通端口的能量是
‑
3.7939db，也即，输入端口到直通端口的反向传输系数是
‑
3.7939db。根据上述hfss测试结果能够说明，采用圆形微带双分支定向耦合器后，中心频率附近的隔离度能够得到改善。
139.随着电磁波频率的升高(毫米波)，很难找到现成的器件作为负载实现定向耦合器的耦合端口的匹配，因此，本示例通过将耦合端口连接到雷达信号收发装置100的另一个接收通道(第二接收通道)上，巧妙地解决了微带分支线定向耦合器200的端口阻抗匹配问题。另一方面，通过采用圆形微带双分支定向耦合器，输入端口引线与隔离端口引线之间不再是平行走线，而是成直角走线，因此增大了输入信号通道和输出信号通道之间的距离，减少了输入信号与输出信号之间的相互干扰，从而提高了定向耦合器的隔离度。并且，通过在输入端口加枝节微带线后，一部分输入信号经过所述枝节微带线反射回隔离端口，这部分反射信号遇到输入端口泄露到隔离端口的发射信号，二者可以形成功率相消，减轻了输入端口的发射信号从隔离端口泄露输出，从而进一步提高了定向耦合器的隔离度。
140.示例3
141.如图12所示，本示例针对78ghz的雷达信号源，提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200和收发天线300。
142.所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120，所述发射通道组110至少包括第一发射通道1101和第二发射通道1102；所述接收通道组至少包括第一接收通道1201和第二接收通道1202；
143.所述微带分支线定向耦合器200包括：主线1、第一分支线2、副线3、第二分支线4、
四个端口、四条端口引线、第一枝节微带线21和第二枝节微带线22；
144.所述四个端口包括：位于所述主线1和所述第二分支线4连接处的输入端口5、位于所述主线1与所述第一分支线2连接处的直通端口6、位于所述第一分支线2与所述副线3连接处的耦合端口7、和位于所述副线3和第二分支线4连接处的隔离端口8；
145.所述四条端口引线包括：设置在所述输入端口5上的输入端口引线51、设置在所述直通端口6上的直通端口引线61、设置在所述耦合端口7上的耦合端口引线71和设置在所述隔离端口8上的隔离端口引线81；
146.所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。当所述雷达信号源为78ghz时，所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长λ约为3.85mm，λ/4约为0.96mm。
147.所述微带双分支定向耦合器的主线1和副线2的特征阻抗均为所述第一分支线3和第二分支线4的特征阻抗均为z0，z0为100欧。
148.每一条端口引线包括：特征阻抗为z0的第一微带线11，特征阻抗为的第二微带线12和特征阻抗为z1的第三微带线13；所述第一微带线11的第一端与所述端口连接，所述第一微带线11的第二端与所述第二微带线12的第一端连接，所述第二微带线12的第二端与所述第三微带线13的第一端连接，z1为50欧。
149.所述第一枝节微带线21设置在所述输入端口引线51上；实际上，所述第一枝节微带线21设置在输入端口引线51的第一微带线11上，所述第一枝节微带线21与所述输入端口引线51的第一微带线11垂直。
150.所述第二枝节微带线22设置在所述耦合端口引线71上。实际上，所述第二枝节微带线22设置在所述耦合端口引线71的第一微带线11上，所述第二枝节微带线22与所述耦合端口引线71的第一微带线11垂直。
151.所述输入端口引线51通过功率合成器400与所述发射通道组110中的第一发射通道1101和第二发射通道1102连接。所述直通端口引线61与所述收发天线300连接。所述耦合端口引线71通过功分器500与所述接收通道组120中的第二接收通道1202和第三接收通道1203连接。所述隔离端口引线81与所述第一接收通道1201连接。所述收发天线300为微带贴片天线。
152.如图13所示，通过对圆形微带双分支定向耦合器进行hfss(high frequency structure simulator，高频结构仿真)测试，可以得到中心频率附近(79ghz)的测试结果如下：
153.s
41
＝
‑
40.7822db；s
11
＝
‑
36.7555db；s
31
＝
‑
3.6663db；s
21
＝
‑
3.8873db
154.因此，在隔离端口测到的输入端口输入的信号泄露到隔离端口的能量是
‑
40.7822db，也即，输入端口到隔离端口的反向传输系数是
‑
40.7822db。在输入端口测到的输入端口输入的信号反射回输入端口的能量是
‑
36.7555db，也即，输入端口到输入端口的反向传输系数是
‑
36.7555db。在耦合端口测到的输入端口输入的信号传输到耦合端口的能量是
‑
3.6663db，也即，输入端口到耦合端口的反向传输系数是
‑
3.6663db。在直通端口测到
的输入端口输入的信号传输到直通端口的能量是
‑
3.8873db，也即，输入端口到直通端口的反向传输系数是
‑
3.8873db。根据上述hfss测试结果能够说明，采用圆形微带双分支定向耦合器后，中心频率附近的隔离度能够得到改善。
155.随着电磁波频率的升高(毫米波)，很难找到现成的器件作为负载实现定向耦合器的耦合端口的匹配，因此，本示例通过将耦合端口连接到雷达信号收发装置100的另外两个接收通道(第二接收通道和第三接收通道)上，巧妙地解决了微带分支线定向耦合器200的端口阻抗匹配问题，并且，通过多个接收通道接收耦合端口的信号，能够降低每一个接收通道的接收信号功率，从而减少接收通道之间的电磁干扰。另一方面，通过采用圆形微带双分支定向耦合器，输入端口引线与隔离端口引线之间不再是平行走线，而是成直角走线，因此增大了输入信号通道和输出信号通道之间的距离，减少了输入信号与输出信号之间的相互干扰，从而提高了定向耦合器的隔离度。并且，通过在输入端口和耦合端口同时加枝节微带线后，一部分输入信号经过所述枝节微带线反射回隔离端口，这部分反射信号遇到输入端口泄露到隔离端口的发射信号，二者可以形成功率相消，减轻了输入端口的发射信号从隔离端口泄露输出，从而进一步提高了定向耦合器的隔离度。
156.示例4
157.如图14所示，本示例针对78ghz的雷达信号源，提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200、收发天线300和功率吸收装置600。
158.所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120，所述发射通道组110至少包括第一发射通道1101；所述接收通道组至少包括第一接收通道1201；
159.所述微带分支线定向耦合器200包括：主线1、第一分支线2、副线3、第二分支线4、四个端口、四条端口引线、第一枝节微带线21和第二枝节微带线22；
160.所述四个端口包括：位于所述主线1和所述第二分支线4连接处的输入端口5、位于所述主线1与所述第一分支线2连接处的直通端口6、位于所述第一分支线2与所述副线3连接处的耦合端口7、和位于所述副线3和第二分支线4连接处的隔离端口8；
161.所述四条端口引线包括：设置在所述输入端口5上的输入端口引线51、设置在所述直通端口6上的直通端口引线61、设置在所述耦合端口7上的耦合端口引线71和设置在所述隔离端口8上的隔离端口引线81；
162.所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。当所述雷达信号源为78ghz时，所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长λ约为3.85mm，λ/4约为0.96mm。
163.所述微带双分支定向耦合器的主线1和副线2的特征阻抗均为所述第一分支线3和第二分支线4的特征阻抗均为z0，z0为100欧。
164.每一条端口引线包括：特征阻抗为z0的第一微带线11，特征阻抗为的第二微带线12和特征阻抗为z1的第三微带线13；所述第一微带线11的第一端与所述端口连接，所述第一微带线11的第二端与所述第二微带线12的第一端连接，所述第二微带线12的第二端与所述第三微带线13的第一端连接，z1为50欧。
165.所述第一枝节微带线21设置在所述输入端口引线51上；实际上，所述第一枝节微带线21设置在输入端口引线51的第一微带线11上，所述第一枝节微带线21与所述输入端口引线51的第一微带线11垂直。
166.所述第二枝节微带线22设置在所述耦合端口引线71上。实际上，所述第二枝节微带线22设置在所述耦合端口引线71的第一微带线11上，所述第二枝节微带线22与所述耦合端口引线71的第一微带线11垂直。
167.所述输入端口引线51与所述第一发射通道1101连接。所述耦合端口引线71与所述收发天线300连接。所述直通端口引线61与功率吸收装置600连接。所述隔离端口引线81与所述第一接收通道1201连接。所述收发天线300为微带贴片天线。
168.如图14所示，所述功率吸收装置600包括：单一微带贴片天线和覆盖所述微带贴片天线的吸波材料。吸波材料能够吸收微带贴片天线对外辐射的能量。
169.在另一种示例中，如图15所示，所述功率吸收装置600包括：微带串馈驻波阵和覆盖所述微带串馈驻波阵的吸波材料。吸波材料能够吸收微带串馈驻波阵对外辐射的能量。
170.随着电磁波频率的升高(毫米波)，很难找到现成的器件作为负载实现定向耦合器的端口匹配，因此，本示例通过设置专门的功率吸收装置，将微带分支线定向耦合器中未被收发天线占用的直通端口连接到所述功率吸收装置上，能够解决微带分支线定向耦合器的端口负载问题，提高了雷达物位测量系统的测量精度。另一方面，通过采用圆形微带双分支定向耦合器，输入端口引线与隔离端口引线之间不再是平行走线，而是成直角走线，因此增大了输入信号通道和输出信号通道之间的距离，减少了输入信号与输出信号之间的相互干扰，从而提高了定向耦合器的隔离度。并且，通过在输入端口和耦合端口同时加枝节微带线后，一部分输入信号经过所述枝节微带线反射回隔离端口，这部分反射信号遇到输入端口泄露到隔离端口的发射信号，二者可以形成功率相消，减轻了输入端口的发射信号从隔离端口泄露输出，从而进一步提高了定向耦合器的隔离度。
171.需要说明的是，本技术还可有其他多种实施例，在不背离本技术精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本技术作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本技术所附的权利要求的保护范围。