CN221262681U - 一种多节定向微带耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多节定向微带耦合器，包括介质基板和置于所述介质基板上的微带线，所述微带线包括对称设置的主信号电路和耦合电路；所述主信号电路和耦合电路包括依次连接的第一端口微带线、第一1/4波长耦合微带线、第一耦合过渡微带线、第二1/4波长耦合微带线、第二耦合过渡微带线、第三1/4波长耦合微带线和第二端口微带线；所述第一1/4波长耦合微带线、第二1/4波长耦合微带线、第三1/4波长耦合微带线相互平行且与所述第一端口微带线、第二端口微带线相垂直。其可提高微带耦合器的工作带宽。

Description

一种多节定向微带耦合器

技术领域

本实用新型涉及微带耦合器领域，特别是涉及一种多节定向微带耦合器。

背景技术

目前，微波行业所用的耦合器可以分成波导耦合器，同轴线型耦合器以及带状线型耦合器等。在微波产品内部，宽带耦合器在微波器件中占据重要的地位，宽带耦合器被大量用作耦合检波和校准功能使用，为获得较宽的工作频带，宽带耦合器设计为一独立带状线型模块，微波产品内部主要是通过电缆组件将各类射频模块和耦合器级联。因此，将宽带耦合器采用微带线直接加工为PCB电路板，集成到模块内部，与模块内部各器件用微带线直接连接，不仅会降低宽带耦合器和射频模块之间的匹配损耗，同时也会大大的降低生产成本。

现有的波导型和同轴线型的结构只能得到较窄的工作带宽，虽然带状线型耦合器可以获得较宽的工作频带，但是带状线结构与射频模块内部的器件级联需要经过过孔，不利于高频段工作，只能设计为独立模块，采用电缆组件连接。

对此在保持体积不变的情况下，如何提高微带耦合器的工作带宽有待研究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种多节定向微带耦合器，其可提高微带耦合器的工作带宽。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开一种多节定向微带耦合器，包括介质基板和置于所述介质基板上的微带线，所述微带线包括对称设置的主信号电路和耦合电路；

所述主信号电路和耦合电路包括依次连接的第一端口微带线、第一1/4波长耦合微带线、第一耦合过渡微带线、第二1/4波长耦合微带线、第二耦合过渡微带线、第三1/4波长耦合微带线和第二端口微带线；

所述第一1/4波长耦合微带线、第二1/4波长耦合微带线、第三1/4波长耦合微带线相互平行且与所述第一端口微带线、第二端口微带线相垂直。

在一种可能的设计中，所述第一端口微带线、第一1/4波长耦合微带线呈方形，且连接端靠近对称线的角设置有切角结构。

在一种可能的设计中，所述第三1/4波长耦合微带线和第二端口微带线呈方形，且连接端靠近对称线的角设置有切角结构。

在一种可能的设计中，所述第一端口微带线、第二端口微带线的长度不同。

在一种可能的设计中，所述主信号电路和耦合电路的第一1/4波长耦合微带线之间的耦合间隙、第二1/4波长耦合微带线的耦合间隙、第三1/4波长耦合微带线的耦合间隙逐渐增大。

在一种可能的设计中，所述第一耦合过渡微带线与第二1/4波长耦合微带线之间的夹角小于所述第二1/4波长耦合微带线与第二耦合过渡微带线之间的夹角。

本实用新型具有以下优点：

本方案通过将微带耦合器的耦合微带线采用对称设置的主信号电路和耦合电路，主信号电路和耦合电路采用多节1/4波长耦合微带线，相邻两节1/4波长耦合微带线之间采用耦合过渡微带线连接，在同样体积的下，可以实现更宽的工作带宽。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的解构祥述图；

图3为采用本实用新型多节定向微带耦合器的一具体实例的仿真得到的插入损耗参数图；

图4为为采用本实用新型多节定向微带耦合器的一具体实例的仿真得到的耦合度参数图；

图5为为采用本实用新型多节定向微带耦合器的一具体实例的仿真得到的回波损耗参数图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了提高微带耦合器的工作带宽，本实用新型提供一种多节定向微带耦合器。该多节定向微带耦合器包括介质基板1和置于所述介质基板1上的微带线，所述微带线包括对称设置的主信号电路2和耦合电路3。主信号电路和耦合电路的结构相同，由于两者呈对称设置，则仅朝向不同。如图1所示，主信号电路和耦合电路包括依次连接的第一端口微带线41、第一1/4波长耦合微带线42、第一耦合过渡微带线43、第二1/4波长耦合微带线44、第二耦合过渡微带线45、第三1/4波长耦合微带线46和第二端口微带线47。第一1/4波长耦合微带线42、第二1/4波长耦合微带线44、第三1/4波长耦合微带线46相互平行且与所述第一端口微带线41、第二端口微带线47相垂直。

为了改善驻波，第一端口微带线、第一1/4波长耦合微带线呈方形，且连接端靠近对称线的角设置有切角结构。

为了进一步改善驻波，第三1/4波长耦合微带线和第二端口微带线呈方形，且连接端靠近对称线的角设置有切角结构。

所述第一端口微带线、第二端口微带线的长度不同。

主信号电路和耦合电路的第一1/4波长耦合微带线之间的耦合间隙、第二1/4波长耦合微带线的耦合间隙、第三1/4波长耦合微带线的耦合间隙逐渐增大。

第一耦合过渡微带线与第二1/4波长耦合微带线之间的夹角小于所述第二1/4波长耦合微带线与第二耦合过渡微带线之间的夹角。

采用上述结构，可达到频带5.5-21.5GHz，即在同样体积的下，可以实现更宽的工作带宽。

为了体现上述结构的技术效果，示例性的：

介质基板1采用介电常数3.0的Rogers RO3003，板材的厚度为0.254mm，该电路板工艺可加工精度0.1mm小尺寸电路，并能保证0.05mm以内的精度误差，最大程度保证电路的精确实现，且一致性极好。微带线采用35um厚度的铜镀金。

该耦合器指标要求如下：

1：工作频率：6GHz～20GHz；

2：输入输出驻波：≤1.5；

3：插入损耗：≤1dB；

4：耦合度：-14dB～-16dB。

如图2所示，第一端口微带线41的线宽W1取值0.6mm，线长L1取值1.941mm；

第一端口微带线41、第一1/4波长耦合微带线42之间的切角结构的垂直距离D4的取值0.35mm；

第一1/4波长耦合微带线42的线宽W2取值0.488mm，线长L2取值3.4mm；

第一耦合过渡微带线43的线长L3取值1mm；

第二1/4波长耦合微带线44的线宽W3取值0.587mm，线长L4取值3.4mm；

第二耦合过渡微带线45的线长L5取值1mm；

第三1/4波长耦合微带线46的线宽W4取值0.615mm，线长L6取值3.4mm；

第三1/4波长耦合微带线46和第二端口微带线47之间的切角结构的垂直距离D5取值0.51mm；

第二端口微带线47的线宽W5取值0.6mm，线长L7取值0.885mm。

主信号电路和耦合电路的第一1/4波长耦合微带线之间的耦合间隙D1取值为0.143mm；

主信号电路和耦合电路的第二1/4波长耦合微带线之间的耦合间隙D2取值为0.497mm；

主信号电路和耦合电路的第三1/4波长耦合微带线之间的耦合间隙D2取值为2mm。

利用仿真软件Advanced Des ign System进行初步建模仿真，建立电磁三维模型。再根据多节非对称定向微带耦合器的指标要求设定仿真优化值。仿真优化后的结果插入损耗、耦合度、回波损耗数据分别如图3～图5所示。

从图3可知，在6GHz～20GHz频带内，插入损耗S21最小值为-0.42dB，实际加工后插入损耗能够满足≤1dB的要求。

从图4可知，在6GHz～20GHz频带内，耦合度S31为-14.16dB～-15.78dB，实际加工后插入损耗能够满足-14dB～-16dB的要求。

从图5可知，在6GHz～20GHz频带内，耦合器四个端口中回波损耗最大值为-16.89dB，经过换算可知输入输出驻波≤1.3，实际加工后插入损耗能够满足≤1.5的要求。

综上所述，该多节定向微带耦合器设计成功。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多节定向微带耦合器，包括介质基板和置于所述介质基板上的微带线，其特征在于：所述微带线包括对称设置的主信号电路和耦合电路；

所述主信号电路和耦合电路包括依次连接的第一端口微带线、第一1/4波长耦合微带线、第一耦合过渡微带线、第二1/4波长耦合微带线、第二耦合过渡微带线、第三1/4波长耦合微带线和第二端口微带线；

所述第一1/4波长耦合微带线、第二1/4波长耦合微带线、第三1/4波长耦合微带线相互平行且与所述第一端口微带线、第二端口微带线相垂直。

2.根据权利要求1所述的一种多节定向微带耦合器，其特征在于：所述第一端口微带线、第一1/4波长耦合微带线呈方形，且连接端靠近对称线的角设置有切角结构。

3.根据权利要求1所述的一种多节定向微带耦合器，其特征在于：所述第三1/4波长耦合微带线和第二端口微带线呈方形，且连接端靠近对称线的角设置有切角结构。

4.根据权利要求1所述的一种多节定向微带耦合器，其特征在于：所述第一端口微带线、第二端口微带线的长度不同。

5.根据权利要求1所述的一种多节定向微带耦合器，其特征在于：所述主信号电路和耦合电路的第一1/4波长耦合微带线之间的耦合间隙、第二1/4波长耦合微带线的耦合间隙、第三1/4波长耦合微带线的耦合间隙逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的一种多节定向微带耦合器，其特征在于：所述第一耦合过渡微带线与第二1/4波长耦合微带线之间的夹角小于所述第二1/4波长耦合微带线与第二耦合过渡微带线之间的夹角。