[发明专利]基于微带-槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器

说明书

本发明公开了一种基于微带‑槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器，为轴对称结构，包括第一微带‑槽线耦合线、第二微带‑槽线耦合线、微带渐变线、第三微带线、金属地面、第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和介质基板；微带‑槽线耦合线由位于介质基板顶层的微带线和位于介质基板底层的槽线组成。本发明不仅克服了平行耦合线奇、偶模相速度不一致的问题，而且还具有尺寸小、便于设计和加工等优点。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种双频带功率不等分定向耦合器，尤其涉及一种基于微带-槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器。

背景技术

定向耦合器是无线通信系统中最基本的无源器件之一，在移相器、功率分配或合成器和Butler矩阵等微波电路中具有广泛应用。传统的平面定向耦合器主要包括分支线耦合器和平行微带线耦合线两种，前者占用面积较大，而后者则难以实现较高的耦合度。随着无线通信及其他无线业务的发展，当前无线系统开始朝着双频带甚至多频带方向发展。因此，双频带或多频带微波器件的研究和开发势在必行。

目前，大多数双频带定向耦合器都是在传统分支线耦合器的基础上改进形成的。比如，在传统分支线耦合器的四个角落并联短路线或开路线；在传统分支线耦合器的每条分支线中点并联短路线或开路线；在传统分支线耦合器的其中两条分支线上增加中心抽头；在传统分支线耦合器的端口串联四分之一波长阻抗变换器等。但是，基于传统分支线耦合器改进形成的双频带定向耦合器存在尺寸过大的问题。另一种双频带定向耦合器是基于平行微带耦合线构成的，显著减小了尺寸，但是，平行微带耦合线的间距受PCB加工工艺限制，导致其奇、偶模阻抗的调谐范围有限，而且平行微带耦合线的奇、偶模相速度不同，严重影响了定向耦合器的隔离度。此外，当前大部分双频带定向耦合器的直通端和耦合端均为等功率输出，即|S₃₁/S₂₁|＝1。在很多应用场合，需要定向耦合器具有不等分功率输出特性。

本发明提出了一种基于微带-槽线耦合线的新型双频带功率不等分定向耦合器，不仅克服了平行耦合线奇、偶模相速度不一致的问题，而且还具有尺寸小、便于设计和加工等优点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于微带-槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器，不仅克服了平行耦合线奇、偶模相速度不一致的问题，而且还具有尺寸小、便于设计和加工等优点。

本发明采用如下技术方案：

一种基于微带-槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器，为轴对称结构，包括：

介质基板；

金属地面，位于介质基板的底层；

两对正交的微带-槽线耦合线；

四条正交的微带渐变线，位于介质基板的顶层；

四个端口；

其中：

所述两对正交的微带-槽线耦合线包括第一微带-槽线耦合线、第二微带-槽线耦合线，第一微带-槽线耦合线包括位于介质基板顶层的第一微带线和位于金属地面的第一槽线，且第一槽线位于第一微带线的正下方，即第一微带线的中心线与第一槽线的中心线重合；第二微带-槽线耦合线包括位于介质基板顶层的第二微带线和位于金属地面的第二槽线(即第一槽线、第二槽线均在金属地面上开槽)，且第一槽线位于第一微带线的正下方，即第二微带线的中心线与第二槽线的中心线重合；

所述四条正交的微带渐变线中每条微带渐变线与第一微带线和第二微带线夹角均为45度；每条微带渐变线的较窄端与正交的微带-槽线耦合线相交点连接，较宽端接第三微带线的一端，第三微带线的另一端作为其中一个端口。

作为优选，微带渐变线为65欧姆到50欧姆微带渐变线，第三微带线采用50欧姆微带线。