本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种基于横跨定向耦合器的补偿型巴伦结构。
背景技术：
巴伦(balun)，即不平衡-平衡转换器，是指在特定的频率范围内将输入信号转换为两个幅值相等，相位差为180o的输出信号的三端口器件。随着移动通信技术的发展，平面巴伦已经成为混频器、倍频器和推挽功率放大器等微波电路的重要组成部分。平面巴伦具有平面电路结构其由成熟的印刷电路板技术实现，具有体积小、易于集成等特点而得到了广泛的应用。
其中，由横跨定向耦合器构成的平面巴伦是一种新型巴伦结构，具有体积小、无过孔、易于集成的优点。且更易于与微波固体器件连接。然而实际制造中，为避免基于该类平面巴伦的两个开路端连接，需插入一端物理连接线。进而引起巴伦匹配性能恶化、输出端口间相位偏移的问题。为此，需要采用补偿技术抵消该段物理连接线对平面巴伦的影响，从而获得宽频带与稳定输出相位。
技术实现要素：
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于横跨定向耦合器的补偿型巴伦结构，具体结构包括介质基板，所述介质基板上设置有第一横跨定向耦合器、第二横跨定向耦合器、物理连接线、补偿线、输入微带线和多个输出微带线；所述第一横跨定向耦合器与第二横跨定向耦合器具有相同的电路结构，所述第一横跨定向耦合器的端口d通过所述物理连接线与第二横跨定向耦合器的端口d相连接，所述补偿线与第一横跨定向耦合器的端口c相连接，所述输入微带线与第一横跨定向耦合器的端口a连接，所述输出微带线分别与所述第二横跨定向耦合器的端口c和补偿线相连接；所述第一横跨定向耦合器和第二横跨定向耦合器包括平行耦合线、第一电容和第二电容；所述平行耦合线包括第一微带线和第二微带线；所述第一电容和第二电容成中心对称设置于所述第一微带线和第二微带线之间。
通过改变第一横跨定向耦合器和第二横跨定向耦合器端口d的阻抗对任意阻抗的物理连接线的补偿。
所述平行耦合线的电长度为四分之一波长；所述物理连接线的特性阻抗与第一横跨定向耦合器和第二横跨定向耦合器端口d的阻抗相等，所述补偿线的特性阻抗与第一横跨定向耦合器和第二横跨定向耦合器端口c的阻抗相等。
根据如下算法对所述平行耦合线选择奇偶模阻抗对所述物理微带线任意特性阻抗的补偿：
其中z0o和z0e分别为所述平行耦合线的奇模和偶模阻抗、zc和zd分别为第一横跨定向耦合器和第二横跨定向耦合器端口c和端口d的特性阻抗，k为耦合系数。
通过改变所述补偿线的电长度对任意电长度的物理连接线进行补偿。
所述补偿线的电长度与所述物理连接线的电长度相等。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于横跨定向耦合器的补偿型巴伦结构，能够实现对具有任意电长度和特性阻抗的物理连接线对巴伦性能的影响进行补偿，同时所述横跨定向耦合器采用中心对称并联加载四个电容的结构能够使平面巴伦输出端口具有更好的平衡性，平衡带宽更宽，同时具有易于加工、体积小和成本低的特点，适于广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于横跨定向耦合器的补偿型巴伦结构示意图；
图2是本发明平面巴伦回波损耗在工作频带内的测试结果图；
图3是本发明平面巴伦输出端口相位差在工作频带内的测试结果图；
图4是本发明平面巴伦输出端口幅值差在工作频带内的测试结果图；
图5是本发明平面巴伦的信号流图。
图中：1、介质基板，2、第一横跨定向耦合器，3、第二横跨定向耦合器，4、物理连接线，5、补偿线，6、输入微带线，7、输出微带线，8、平行耦合微带线，9、第一电容，10、第二电容，11、第二微带线，12、第二微带线。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的基于横跨定向耦合器的补偿型巴伦结构，包括介质基板1；所述介质基板1上设置有第一横跨定向耦合器2、第二横跨定向耦合器3、物理连接线4、补偿线5、输入微带线6和两个输出微带线7。所述第一横跨定向耦合器2和第二横跨定向耦合器3包括平行耦合线8、第一电容9和第二电容10；所述平行耦合线包括第一微带线11和第二微带线12。
所述介质基板1用于支撑第一横跨定向耦合器2、第二横跨定向耦合器3、物理连接线4、补偿线5、输入微带线6和输出微带线7。所述输入/输出微带线的特性阻抗均为50欧姆；所述第一横跨定向耦合器2和第二横跨定向耦合器3通过其端口d连接到所述物理连接线4两端；所述补偿线5与第一横跨定向耦合器2的端口c连接；所述输入微带线6与第一横跨定向耦合器2的端口a连接。所述两个输出微带线7分别与第二横跨定向耦合器3的端口c和补偿线5相连接；所述第一电容9和第二电容10位于设置于所述第一微带线11和第二微带线12之间。所述第一电容9位于所述平行耦合线8的两端；所述第二电容10呈中心对称置于所述平行耦合线8的中部。
根据公式
其中，c和t分别为所述横跨定向耦合器的耦合系数和传输系数，t1和t2为所述物理连接线4和补偿微带线5的传输系数。
进一步地，为了使所述巴伦输入满足理想匹配，两个输出端口输出幅值相等，相位相反的信号，即s11＝0,s21＝-s31,于是可以得到所述巴伦需要满足耦合系数c等于3db，传输系数t1和t2相等，即物理连接线4和补偿线5的电长度相等时就可以实现对任意电长度的物理连接线的补偿。
本发明所述平面巴伦，能够实现对任意特性阻抗和电长度的物理连接线进行补偿，通过改变两个横跨定向耦合器的奇偶模阻抗实现对物理连接线特性阻抗的补偿，通过改变补偿线的电长度实现对物理连接线电长度的补偿，同时所述横跨定向耦合器采用中心对称并联加载四个电容的结构能够使所述平面巴伦输出端口具有更好的平衡性，平衡带宽更宽，同时具有易于加工、体积小和成本低的特点，适于广泛推广。
本发明所述平面巴伦的技术指标如下：
中心频率：1.6ghz
回波损耗：>10db
输出端口间相位差：180°±5°
输出端口间幅度差：3db±0.5db
本发明针对所述物理连接线的电长度为5度，特性阻抗为80欧姆的情况下给出了测试结果，图2给出了本发明所述平面巴伦回波损耗的测试结果图，可以看出，回波损耗大于10db的频带宽度为1.364～1.816ghz，相对带宽为45％；图3给出了本发明所述平面巴伦输出端口相位差的测试结果图，可以看出，输出端口相位差在180o±5o之内的频带宽度为1.046～2.144ghz，相对带宽为68.6％；图4给出了本发明所述平面巴伦输出端口幅值差的测试结果图，可以看出，输出端口幅值差在±0.5db之内的频带宽度为1.150～2.012ghz，相对带宽为53.1％。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，在物理连接线的特性阻抗为80欧姆，电长度为5度的情况下给出了测试结果，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明对任意电长度和特性阻抗的物理连接线均能够进行补偿，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围之内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。