[发明专利]基于短路多线耦合枝节的单层平面宽带混合环耦合器

权利要求书

1.基于短路多线耦合枝节的单层平面宽带混合环耦合器，其特征在于，构建在单层印刷电路板上，顶层为耦合器电路结构，底层为金属地面；所述的耦合器电路包括四个端口，分别为输入端口，输出直通端口，隔离端口和输出耦合端口；以及依次串联的第一节微带线、短路多线耦合枝节、第二节微带线和第三节微带线；

在输入端口与输出直通端口之间连接第一节微带线，隔离端口与输出耦合端口之间连接第二节微带线，输出耦合端口与输入端口之间连接第三节微带线；三节微带线的特征阻抗相同，因此有相同的线宽；

所述第一节微带线与第二节微带线结构对称，均向内弯折；向内弯折的微带线形状为几字形或圆弧线；输出直通端口与隔离端口之间连接短路多线耦合枝节；输入端口和输出耦合端口位于电路板的同一侧，且分别连接SMA头；输出直通端口和隔离端口对称设置，且分别连接SMA头；

所述短路多线耦合枝节由n段微带线组成，n大于等于3；每段微带线具有相同的线宽和长度，且每段微带线之间的间距相同；该短路多线耦合枝节在中心工作频率f₀处电长度为θ；短路多线耦合枝节在输出直通端口和输出耦合端口的信号表现出相等幅度和180°的相位差；

假设不相邻微带线之间的交叉导纳为0且考虑相邻两条短路平行耦合枝节的交叉耦合时，忽略其他任意微带线的影响；由此当n为偶数(n＝4,6,8…)时，该短路多线耦合枝节的ABCD矩阵与短路双线耦合线的ABCD矩阵相同；

当n为奇数(n＝3,5,7…)且输入端微带线数少于输出端微带线数时，得到该短路多线耦合枝节的ABCD矩阵为：

Y_oe表示该短路多线耦合枝节的偶模导纳，Y_oo表示该短路多线耦合枝节的奇模导纳；j表示虚数；

当n为奇数(n＝3,5,7…)且输入端微带线数多于输出端微带线数时，则该短路多线耦合枝节的ABCD矩阵为：

通过ABCD矩阵以及等效原理计算该短路多线耦合枝节的偶模导纳值和奇模导纳值以及其具体尺寸值；

该短路多线耦合枝节中每相邻两段微带线之间的间隔相同，n段微带线交叉耦合，每段微带线的一端连接输出直通端口或隔离端口，另一端通过金属过孔连接金属地面，n段微带线间隔接地；

该短路多线耦合枝节的自电容没有变化，互电容显著增大，因此该短路多线耦合枝节在加工精度允许的条件下实现更大的耦合系数，同时拓宽了耦合器的工作带宽。