一种端接复阻抗分支线定向耦合器的制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种端接复阻抗分支线定向耦合器，包括：一个阶跃阻抗传输线、两个π型阻抗变换器、一段微带分支线、一个实阻抗输入端口、一个实阻抗隔离端口和两个复阻抗输出端口；所述阶跃阻抗传输线由第一传输线、第二传输线以及第三传输线组成，所述第一传输线与第三传输线位于两端且阻抗和电长度相同，所述第一传输线、第二传输线以及第三传输线的电长度之和与所述微带分支线的电长度相等，所述π型阻抗变换器包括一段微带线和两段终端开路微带线。本发明实现复数输出阻抗、任意功分比、高方向性、低成本、易加工等特性的端接复阻抗分支线定向耦合器。
【专利说明】
-种端接复阻抗分支线定向輔合器
技术领域
[0001] 本发明实施例设及分支线定向禪合器领域，尤其设及一种端接复阻抗分支线定向 禪合器。
【背景技术】
[0002] 定向禪合器是微波系统中常用的一种有方向性传输特性的功率禪合器件，其主要 功能是实现功率的分配、合成、检测与天线阵馈电等。定向禪合器的种类很多，从结构上来 分，有微带型、波导型和同轴型等形式;若从禪合装置来分，则有分支线禪合、微带平行禪合 线禪合和小孔禪合等形式。定向禪合器在实际中有着广泛的应用。例如可W作为功率分配 器、衰减器;可W用来测量传输系统的反射系数;可W用来进行功率检测等。
[0003] 随着移动通信技术的迅速发展，对微波系统中的器件提出了小型化的要求，并且 已经涌现了大量的研究成果。微带分支线定向禪合器因其结构紧凑、性能稳定、制造成本低 等特点在微波系统中被广泛应用。
[0004] 但分支线定向禪合器的输出端与微波系统中的其他元件连接时需要阻抗匹配电 路(例如，平衡式放大器中Ξ极管或场效应管的输入、输出阻抗为复阻抗，与定向禪合器连 接时，需要在定向禪合器与Ξ极管或场效应管之间加匹配电路），增加了电路的复杂度，不 适合用于微波集成电路中。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种端接复阻抗分支线定向禪合器，W克服上述技术问题。
[0006] 本发明端接复阻抗分支线定向禪合器，包括：
[0007] -个阶跃阻抗传输线、两个31型阻抗变换器、一段微带分支线、一个实阻抗输入端 口、一个实阻抗隔离端口和两个复阻抗输出端口.
[000引所述阶跃阻抗传输线由第一传输线、第二传输线W及第Ξ传输线组成，所述第一 传输线与第Ξ传输线位于两端且阻抗和电长度相同，所述第一传输线、第二传输线W及第 Ξ传输线的电长度之和与所述微带分支线的电长度相等，所述η型阻抗变换器包括一段微 带线和两段终端开路微带线，所述两段终端开路微带线电长度相等。
[0009] 进一步地，所述复阻抗输出端口可接任意复阻抗负载。
[0010] 进一步地，所述实阻抗输入端口可接任意实阻抗馈源。
[0011] 本发明与现有技术相比有着显著优点:对传统的微带分支线禪合器的设计公式进 行改进，推导出端口输入阻抗为复数的禪合器，能够实现不同输入阻抗的禪合器;能够通过 不同的设计实现不同的功分比，满足实际应用需要;对设计出的禪合器进行进一步改进，有 效地减小了电路的尺寸，便与集成到通信系统中。根据本发明推导出的公式可W实现由任 意复数输入阻抗变为实数输入阻抗，同时可W实现任意的功分比。由于采用了上述技术方 案，本发明提供的端接复阻抗分支线定向禪合器，具有低成本、易加工、高隔离度和高方向 性的特点适于广泛推广。
【附图说明】
[0012] 为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为本发明端接复阻抗分支线定向禪合器结构示意图；
[0014] 图2是本发明端接复阻抗分支线定向禪合器的S参数曲线；
[001引图3是本发明端接复阻抗分支线定向禪合器输出端口间的相位曲线。
【具体实施方式】
[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017] 图1为本发明端接复阻抗分支线定向禪合器结构示意图，如图1所示，本实施例的 分支线定向禪合器，可W包括：
[0018] -个阶跃阻抗传输线101、两个31型阻抗变换器102、一段微带分支线103、一个实阻 抗输入端口 104、一个实阻抗隔离端口 105和两个复阻抗输出端口 106;
[0019] 所述阶跃阻抗传输线由第一传输线107、第二传输线108W及第Ξ传输线109组成， 所述第一传输线与第Ξ传输线位于两端且阻抗和电长度相同，所述第一传输线、第二传输 线W及第Ξ传输线的电长度之和与所述微带分支线的电长度相等，所述η型阻抗变换器包 括一段微带线110和两段终端开路微带线111，所述两段终端开路微带线电长度相等。
[0020] 进一步地，所述复阻抗输出端口可接任意复阻抗负载。
[0021] 进一步地，所述实阻抗输入端口可接任意实阻抗馈源。
[0022] 具体来说，本实施例中实阻抗输入端口与实阻抗隔离端口的输入阻抗都为化，复 阻抗输出端口的输入阻抗为化+jXs。同时引入了功分比
[0023]
[0024] 可W实现两输出端口之间的不同功分比。利用奇偶模分析法对各个分支线的长度 进行计算。利用奇模和偶模的概念把禪合器的四端口网络转化为两个二端口网络进行分 析。在奇模激励的工作情况下，分支线对称面上的电压为零，等效为短路，故可W沿着对称 面将定向禪合器分成两个独立的二端口网络;在偶模激励的工作情况下，分支线对称面上 的电流为零，等效为开路，故也可W沿对称面将定向禪合器分成两个独立的二端口网络。在 两种工作情况下的二端口网络可W得到两个传输矩阵，根据禪合器所需特性对两个传输矩 阵进行求解，可得到本发明分支线定向禪合器的设计公式，求解步骤如下：
[0025] 步骤1:将微带分支线103的电长度θ4作为自由变量求解两个传输矩阵，可W得到
[0026]步骤2:将传输线107的特性阻抗Zi与电长度θι作为自由变量求解两个传输矩阵，可 W得到传输线108的特性阻抗
[0029] 其中
。同时为了保证所设计的 禪合器的结构紧凑，选取的Ζ?、θι与所得的θ2需满足约束条件2θι+θ2 = θ4。
[0030] 步骤3:将传输线110的电长度θ3与传输线111的电长度θ5作为自由变量求解两个传输 矩阵，可W得到
、.b3 = kRLRs[ 1-COS目4] [kRs cos目4+Xs]、b4 = Rsk2cos (2ai)-Rs_I?sk2+kXs cos(2ai)〇
[0031] 如图2至图3所示，本实施例的端接复阻抗分支线定向禪合器在工作频带1.71- 1.89G化内，功分比k= 1，复阻抗输出端口的输入阻抗为65-j 10 Ω，实阻抗输入端口的输入 阻抗为50Ω。根据上述公式，选取目1 = 20°、目3 = 50°、目4 = 84°、目5 = 35°，可W得到Zi = 90 Ω、Z2 = 40.3Ω、目2 = 44°、Ζ3 = 53.2Ω、Ζ4 = 66.9Ω、Ζ5 = 46.6Ω。根据所得的特性阻抗与电长度设 计本发明的分支线定向禪合器，所得禪合器的禪合度C为3.5±0.25地，隔离度大于20地，输 出端口相位差为90 ±1.5°。
[0032] 本实施例采用的技术指标如下：
[0033] 频率范围：1.71 ~1.89GHz;
[0034] 功分比：k = l;
[0035] 禪合度：3.5 ±0.25 地；
[0036] 隔离度：> 20地；
[0037] 输出端口相位差:90±1.5。；
[0038] 实阻抗输入端阻抗:50 Ω ;
[0039] 实阻抗隔离端阻抗:50 Ω ;
[0040] 复阻抗输出端阻抗:65-jl〇Q。
[0041] 本发明与现有技术相比有着显著优点:对传统的微带分支线禪合器的设计公式进 行改进，推导出端口输入阻抗为复数的禪合器，能够实现不同输入阻抗的禪合器;能够通过 不同的设计实现不同的功分比，满足实际应用需要;对设计出的禪合器进行进一步改进，有 效地减小了电路的尺寸，便与集成到通信系统中。根据本发明推导出的公式可W实现由任 意复数输入阻抗变为实数输入阻抗，同时可W实现任意的功分比。由于采用了上述技术方 案，本发明提供的端接复阻抗分支线定向禪合器，具有低成本、易加工、高隔离度和高方向 性的特点适于广泛推广。
[0042]最后应说明的是：W上各实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依 然可W对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进 行等同替换；而运些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的范围。
【主权项】
1. 一种端接复阻抗分支线定向耦合器，其特征在于，包括： 一个阶跃阻抗传输线、两个型阻抗变换器、一段微带分支线、一个实阻抗输入端口、一 个实阻抗隔离端口和两个复阻抗输出端口； 所述阶跃阻抗传输线由第一传输线、第二传输线以及第三传输线组成，所述第一传输 线与第三传输线位于两端且阻抗和电长度相同，所述第一传输线、第二传输线以及第三传 输线的电长度之和与所述微带分支线的电长度相等，所述型阻抗变换器包括一段微带线 和两段终端开路微带线，所述两段终端开路微带线电长度相等。2. 根据权利要求1所述的分支线定向耦合器，其特征在于，所述复阻抗输出端口可接任 意复阻抗负载。3. 根据权利要求1或2所述的分支线定向耦合器，其特征在于，所述实阻抗输入端口可 接任意实阻抗馈源。
【文档编号】H01P5/18GK105870566SQ201610300771
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】王钟葆, 王峥曦, 房少军, 祝子辉
【申请人】大连海事大学