[发明专利]一种弱耦合电桥及基于该电桥的双频共轴阵列天线

说明书

本发明提供一种弱耦合电桥及其应用的双频共轴阵列天线，所述弱耦合电桥采用两条微带线实现，包括耦合段、过渡段和四个端口，所述四个端口分别包括输入端、耦合端、直通端、隔离端，两条微带线在相互平行的耦合段构成耦合微带线，在过渡段实现阻抗匹配。所述双频共轴阵列天线给所述低频辐射单元馈电的电缆通过弱耦合电桥与所述两列辐射单元阵列中的低频辐射单元连接。本发明具有性能优良、结构紧凑、成本低廉，便于批量生产的优点，特别适用于基站天线中低频振子的各种赋形应用。

【技术领域】

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种应用于双频共轴阵列天线的弱耦合电桥。

【背景技术】

电桥作为一种具有信号分离、合并和隔离功能的四端口器件，在微波- 射频电路中得到广泛应用。通过波导缝隙、带线、微带之间的耦合，或者环形通路上分支线信号叠加等方法，电桥将输入信号分成两路，从称为直通端和耦合端的端口输出，与此同时剩下的一个端口(隔离端)与输入端之间保持高度隔离。由于耦合端和隔离端位于同一传输线的两端从而信号通路表现出显著的方向性，因此电桥又被称为定向耦合器。电桥在基站天线中常用作端口扩展、单元复用、波束成形或构建更为复杂电路，如：多路电桥、Butler 矩阵等的基本单元。虽然电桥应用十分广泛，然而绝大多数都是3dB电桥，即：耦合端和直通端信号强度相同，相位相差90度。而基站天线出于波束成形的目的，有时候希望将输入信号分成一路较强的激励信号和一路较弱的激励信号分别加载到主阵元和辅助阵元，从而获得期望的辐射波束；出于对称性，主阵元和辅助阵元是互易的，由此馈电网络也要具有互易性，这就使小型化、低损耗、高隔离的弱耦合电桥成为不二之选。面对上述日益增长的赋形需求，3dB电桥已经难以满足要求，而亟需开发尺寸更小、性能更优、成本更低的小型化弱耦合电桥。可以预见，小型化弱耦合电桥在即将到来的5G 时代市场需求将呈现爆发式增长。

因此，提供一种小型化、性能优越、成本低、低损耗、高隔离的弱耦合电桥实为必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种小型化、性能优越、成本低、低损耗、高隔离的弱耦合电桥及应用该电桥的双频共轴阵列天线。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

本发明提供一种弱耦合电桥，所述弱耦合电桥采用两条微带线实现，包括耦合段、过渡段和四个端口，所述四个端口分别包括输入端、耦合端、直通端、隔离端，两条微带线在耦合段构成耦合微带线实现功率分配，在过渡段实现阻抗匹配。

优选的，该弱耦合电桥采用单层双面PCB板制备。

优选的，所述耦合微带线尺寸为4.2cm*7.8cm。所述尺寸为较佳优选，本发明其他实施例也可以在该尺寸上根据实际需要稍作改变，也属于本发明权利范围。

优选的，所述弱耦合电桥的电介质相对介电常数为3.0，PCB基板厚度 0.76mm。

优选的，所述PCB板背面铜箔接地。

优选的，所述接地的铜箔厚度0.035mm。所述尺寸为较佳优选，本发明其他实施例也可以在该尺寸上根据实际需要稍作改变，也属于本发明权利范围。

本发明还提供一种双频共轴阵列天线，其包括至少两列共轴排列的辐射单元阵列，每一所述辐射单元阵列包括高频辐射单元和低频辐射单元，该双频共轴阵列天线还包括分别给所述高频辐射单元和低频辐射单元馈电的电缆，其中给所述低频辐射单元馈电的电缆通过弱耦合电桥与所述两列辐射单元阵列中的低频辐射单元连接，所述弱耦合电桥采用如上所述弱耦合电桥。

优选的，所述两列低频辐射单元的馈电电缆连接所述弱耦合电桥输入端和隔离端，所述耦合端和直通端分别连接两列所述低频辐射单元，所述隔离端与输入端保持高度隔离。