[发明专利]一种微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统

说明书

本文公开了一种微带双分支定向耦合器。所述微带双分支定向耦合器包括：主线1，第一分支线2，副线3，第二分支线4、四个端口和四条端口引线；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。本文的技术方案能够提高定向耦合器的隔离度。

相关申请的交叉引用

本申请是分案申请。原申请的申请号为201811222931.0，申请日为2018年10月19日，发明名称为“一种微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统”。

技术领域

本文涉及物位测量技术领域，尤其涉及的是一种微带双分支定向耦合器及雷达物位测量系统。

背景技术

雷达物位计利用了电磁波的特殊性能来进行物位检测。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射。发射－反射－接收是雷达物位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号，反射回来的信号仍由天线接收。电磁波信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离成比例。

如图1所示，在雷达物位测量领域，由于受到结构、安装、密封及防爆等方面的限制多采用单天线的方式发射及接收电磁波信号。图1所示的雷达物位计中，采用单天线32发射及接收电磁波信号，单芯片雷达传感器30可以通过定向耦合器31实现发射通道和接收通道的隔离。

分支线定向耦合器是一种常用的定向耦合器。如图2所示，一种3dB微带双分支定向耦合器由主线、副线及两条耦合分支线组成。AB是主线，DC是副线，AD和BC是分支线，两条分支线的长度及间隔均为四分之一波长(λ/4)，AB主线和DC副线的特征阻抗均为AD分支线和BC分支线的特征阻抗均为z₀，每个端口的特征阻抗为z₀。在端口(1)有输入而其他端口匹配时，端口(2)和端口(3)有等幅不同相输出，端口(2)和端口(3)之间存在90°相差，端口(4)无信号输出，端口(4)是隔离端口。3dB微带双分支定向耦合器具有很好的对称性，四端口中任何一个端口均可作为输入端口。

随着电磁波频率的不断提高，当雷达物位计从厘米波波段朝着毫米波波段发展时，由于3dB微带双分支定向耦合器的尺寸变小，所以定向耦合器的隔离度下降，影响了雷达物位计的测量精度。

发明内容

根据本申请的一个方面，本申请实施例提供一种微带双分支定向耦合器，包括：主线1、第一分支线2、副线3、第二分支线4、四个端口和四条端口引线；

所述四个端口包括：位于所述主线1和所述第二分支线4连接处的输入端口5、位于所述主线1与所述第一分支线2连接处的直通端口6、位于所述第一分支线2与所述副线3连接处的耦合端口7、和位于所述副线3和第二分支线4连接处的隔离端口8；

所述四条端口引线包括：设置在所述输入端口5上的输入端口引线51、设置在所述直通端口6上的直通端口引线61、设置在所述耦合端口7上的耦合端口引线71和设置在所述隔离端口8上的隔离端口引线81；

所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4顺序首尾相连形成闭合环；所述主线1、所述第一分支线2、所述副线3和所述第二分支线4的长度均为λ/4，λ是所述微带双分支定向耦合器中心频率处波长；每一个端口对应的端口引线与所述闭合环在所述端口处的切线相垂直，且向所述闭合环外延伸。

根据本申请的另一方面，本申请实施例提供一种雷达物位测量系统，包括：雷达信号收发装置100、微带分支线定向耦合器200和收发天线300；所述雷达信号收发装置100包括发射通道组110以及接收通道组120；所述微带分支线定向耦合器200包括四条端口引线：输入端口引线51，直通端口引线61，耦合端口引线71和隔离端口引线81；