一种新型宽带双层带线3dB电桥的制作方法

本实用新型涉及微波器件技术领域，尤其涉及一种新型宽带双层带线3dB电桥。

背景技术：

在现代无线通信系统中，无源器件凭借其低功耗、高可靠性而被广泛地运用在电路系统中。近年来，随着现代无线通信系统的飞速发展，频谱资源显得越来越紧张，越来越多的频段被人们开发利用，便产生了许多同频段信号。因此，如何解决有限空间内多部收发信机同时工作的兼容，即如何解决同波段同址的干扰，就引起人们的重点关注。

为了避免干扰，工程上需要对这些同频段信号进行分路和合路。3dB电桥作为一种同频合路器，本质上是一种耦合度为3dB的定向耦合器。定向耦合器由两组相互靠近的传输线构成，利用小孔耦合、分支耦合、缝隙耦合或平行线耦合等方式，可以将一条传输线上的一部分信号功率耦合到另一条传输线上去，从而实现功率分配的作用。3dB电桥作为一种特殊的定向耦合器，也能起到功率分配器的作用，广泛应用在当今的移动通信领域中。它可以将一个信号分为两个等幅的并且有90度相位差的信号，以实现微波信号功率按等比例分配。

随着更高频率的射频微波电路的广泛应用，带状线定向耦合器作为一种十分重要的微波器件，由于其结构简单、易加工和成本低等优点，越来越多地被应用于无线通信系统中。采用不同的耦合方案、耦合结构以及带状线尺寸，极大地提高了耦合器设计的灵活度，可以制成各种性能的耦合器。大部分定向耦合器的原理都是通过在耦合端口把两个波分量的相位相加，而在隔离端口相位相消来实现定向传输特性的，主要包括四种耦合机制：平行耦合、分支耦合，小孔耦合和匹配双T。

1970年，F.Arndt在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques期刊(1970,18(9):633-638)上发表了论文“Tables for asymmetric Chebyshev high-pass TEM-mode directional couplers”，将连续渐变技术应用于非对称定向耦合器，提高了非对称多节定向耦合器的性能，同时还给出了相关的设计表格，方便了渐变线非对称定向耦合器的设计。2006年，S.Gruszczynski和K.Wincza等人在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques期刊(2006,54(9):3501-3507)上发表了论文“Design of compensated coupled-stripline 3-dB directional couplers,phase shifters and magic-Ts-Part II:Broadband coupled-line circuits”，论文中利用匹配枝节对不连续性进行补偿，实现了很好的方向性和端口匹配。

技术实现要素：

本申请的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种新型宽带双层带线3dB电桥，以保证结构简单、端口间实现良好的隔离，满足军用通信业务频段的要求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种新型宽带双层带线3dB电桥。所述新型宽带双层线3dB电桥，包括输入端口、直通端口、隔离端口、耦合端口、第一带状传输线、第二带状传输线和介质腔体。

所述第一带状传输线的两端分别与输入端口和直通端口相连接，第二带状传输线的两端分别与耦合端口和隔离端口相连接。第一带状传输线和第二带状传输线设置在介质腔体中，并关于介质腔体中心对称，第一带状传输线位于第二带状传输线的上方。第一带状传输线与第二带状传输线性质一致，其电路参数和物理参数相同。

进一步地，所述第一带状传输线包括三节耦合线，分别为位于两端的端耦合线和位于中间的中心耦合线，端耦合线与中心耦合线均为紧耦合结构形式。端耦合线与中心耦合线的耦合度均为3dB。

优选地，所述中心耦合线的偶模特性阻抗大于端耦合线的偶模特性阻抗。

优选地，端耦合线的宽度大于中心耦合线的宽度。

进一步地，所述第一带状传输线与第二带状传输线之间存在偏置。

进一步地，第一带状传输线的两端分别通过端口引线与输入端口和直通端口相连接，第一带状传输线与端口引线相连接的拐角开有倒角。第二带状传输线的两端分别通过端口引线与耦合端口和隔离端口相连接，第二带状传输线与端口引线相连接的拐角开有倒角。

优选地，所述倒角为45°倒角。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本发明具有以下优点：本申请提供的新型宽带双层带线3dB电桥，结构简单，端口见隔离良好，适用225MHz～400MHz的频率范围，满足军用通信业务频段的要求。

本申请提供的新型宽带双层带线3dB电桥中，第一和第二带状传输线军由三节对称耦合传输线构成，采用偏置耦合的实现方式，方便根据所需耦合度调节带状线的错位宽度，因此具有较大的设计自由度。

本申请提供的新型宽带双层带线3dB电桥，第一和第二传输线的三节耦合线均采用紧耦合的结构形式，使得相邻两节不同耦合线的线宽差异较小，同一节的两条传输线之间偏置较小，减小了相邻耦合线间的不连续性。

本申请提供的新型宽带双层带线3dB电桥，在耦合线与端口引线连接的拐角处采用倒角，有效地避免了该处的不连续性所引起的信号反射现象。

附图说明

图1是本申请的结构示意图。

图2是本申请的正视示意图。

图3是本申请的左视示意图。

图4是本申请实施例的传输特性仿真图。

图5本申请实施例的反射特性和格力特性仿真图。

图中：1-介质腔体，2-输入端口，3-直通端口，4-隔离端口，5-耦合端口，6-第一带状传输线，61,63-端耦合线，62-中心耦合线，7-第二带状传输线，8-端口引线。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1-图5所示，本申请提供一种新型宽带双层线3dB电桥，包括输入端口2、直通端口3、隔离端口4、耦合端口5、第一带状传输线6、第二带状传输线7、端口引线8和介质腔体1。

第一带状传输线6的两端分别通过端口引线8与输入端口2和直通端口3相连接，第一带状传输线6与端口引线8相连接的拐角开有倒角。作为优选，倒角为45°。

第二带状传输线7的两端分别通过端口引线8与耦合端口5和隔离端口4相连接，第二带状传输线7与端口引线8相连接的拐角开有倒角。作为优选，倒角为45°。

第一带状传输线6和第二带状传输线7设置在介质腔体1中，并关于介质腔体1中心对称，第一带状传输线6位于第二带状传输线7的上方，二者在之间存在偏置，方便根据所需耦合度调节带状传输线的错位宽度，增加了设计自由度。

第一带状传输线6与第二带状传输线7性质一致，其电路参数和物理参数相同。第一带状传输线6和第二带状传输线7均包括三节耦合线。以第一带状传输线6为例，三节耦合线分别为位于两端的端耦合线61、63和位于中间的中心耦合线62，端耦合线61、63与中心耦合线62均为紧耦合结构形式。端耦合线61、63的物理参数一致，二者对称设置在中心耦合线62两端。端耦合线61、63与中心耦合线62的耦合度均为3dB。作为一种实施方式，中心耦合线62的偶模特性阻抗大于端耦合线61、63的偶模特性阻抗，端耦合线61、63的宽度大于中心耦合线62的宽度。

为了更好地说明本申请中电桥的性质，对其特性进行仿真。在本实施例中：

介质腔体1的介电常数ε₁＝2.1，腔体高B＝22mm；

第一带状传输线6和第二带状传输线7的介电常数ε₂＝2.1，厚度t＝1.5mm，竖直方向上二者相距h为1.5mm；二者之间的偏置offset＝1.31mm；

端耦合线61、63的偶模特性阻抗Z_1ε＝Z_3ε＝112.77，耦合度C₁＝C₃＝3dB，长度l₁＝l₁’＝61.05mm，宽w₁＝7.5mm；

中心耦合线62的偶模特性阻抗Z_2ε＝127.04，耦合度C₂＝3dB长度l₂＝36.42mm，宽w₂＝6mm；

端耦合线61、63与端口引线8的连接的拐角处开有45°倒角，距离为q＝14mm；

端口引线8的阻抗为50Ω，长l₀＝30mm，宽w₀＝15.3mm。

仿真1，对本申请提供的新型宽带双层带线3dB电桥的传输特性进行仿真，结果如图4所示。其中，S₂₁(dB)曲线代表输入端口2到直通端口3之间的传输特性；曲线S₄₁(dB)代表了输入端口2到耦合端口5之间的传输特性。

由图4可知，本发明3dB电桥的传输特性曲线S₂₁和S₄₁在使用频率范围225～400MHz内为3dB左右，带内波动为±0.5dB，耦合效果良好。

仿真2，对本申请提供的新型宽带双层带线3dB电桥的反射特性与隔离特性进行仿真，结果由图5所示，其中S₁₁(dB)曲线代表输入端口2的反射特性，S₂₄(dB)曲线代表直通端口3和耦合端口5之间的隔离特性曲线。

由图5可知，在225～400MHz频率范围内，本发明超宽带3dB电桥的反射特性曲线S₁₁大于25dB，耦合端和隔离端之间隔离度S₂₄大于25dB。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的改变、修饰、替代、组合、简化等，均应为等效的置换方式，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。