[发明专利]一种定向耦合器及其设计方法和射频电路

说明书

本申请实施例提供一种定向耦合器及其设计方法和射频电路，该定向耦合器包括平行设置的两条微带线、位于平行微带线之间的两个调节单元、与第二微带线连接的另一调节单元，以及第二微带线与耦合端口之间还设有匹配单元。基于该结构设计的定向耦合器可以实现在较宽的工作带宽范围内具有较好的方向度。

技术领域

本申请涉及射频电路技术领域，尤其涉及一种定向耦合器及其设计方法和射频电路。

背景技术

定向耦合器作为一种微波/毫米波器件，可以用来分配或合成微波信号功率，常被应用于功率合成，频率和频谱分析仪，源输出功率稳幅和传输等。目前平行耦合微带线构成的定向耦合器，如图1所示，其中，Term G1是该定向耦合器的输入端口，Term G2是该定向耦合器的输出端口，Term G3是该定向耦合器的耦合输出端口，而R1＝50Ω为隔离电阻，该定向耦合微带线的线长为1/4波长，并且波长对应于中心频率。

然而，现有的定向耦合器存在工作带宽窄的问题，通常只适用在窄带电路中。即使设计为较宽带宽，又存在方向度差的问题。例如，以图1所示为定向耦合器的结构为例，通过对该定向耦合器进行ADS仿真，可得到如图2所示的S参数仿真结果，其中，S(2，1)表示输出端口与输入端口的直通系数；S(3，1)表示耦合端口与输入端口的耦合系数；S(3，2)表示耦合端口与输出端口之间的耦合系数。可以看出，该定向耦合器的中心频率为6.372GHz，其耦合度在17.8-20.8dB内的频率范围是3.181GHz-9.579GHz，但方向度很差，在-3.7dB到6.101dB之间。可知，现有的定向耦合器很难满足需要同时兼容带宽宽和方向度高的应用场合。

发明内容

本申请实施例提供一种定向耦合器及其设计方法和射频电路，该定向耦合器可以实现在较宽的工作带宽范围内具有较好的方向度。

本申请的实施例提供一种定向耦合器，包括：第一微带线、第二微带线、第一调节单元、第二调节单元、匹配单元、第一电阻、第二电阻和第一至第三端口；

所述第一微带线和所述第二微带线平行设置，所述第一微带线的两端分别连接第一端口和第二端口，所述第二微带线的第一端连接第三端口；

所述第一调节单元的两端分别连接所述第一微带线和所述第二微带线的第一端；所述第二调节单元的两端分别连接所述第一微带线和所述第二微带线的第二端；所述第三调节单元的第一端连接所述第二微带线的第一端，所述第三调节单元的第二端分别连接所述第二微带线的第二端和所述第二调节单元，所述第三调节单元的第三端接地；所述匹配单元的两端分别连接所述第二微带线的第一端和所述第三端口。

在一种实施例中，所述第一调节单元和所述第二调节单元均包括串联设置的一个调节电阻和一个调节电容。

在一种实施例中，所述第三调节单元包括串联设置的第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端作为所述第三调节单元的第一端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻和所述第二电阻的串联连接端作为所述第三调节单元的第二端，所述第二电阻的第二端作为所述第三调节单元的第三端。

在一种实施例中，所述匹配单元包括第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第三电阻和所述第四电阻的一端连接后作为所述匹配单元的第一端，所述第三电阻的另一端和所述第五电阻的一端连接后作为所述匹配单元的第二端，所述第四电阻和所述第五电阻的另一端接地。

在一种实施例中，所述第一微带线和所述第二微带线的电长度的范围为48～56度。

在一种实施例中，所述第一调节单元和所述第二调节单元中的所述调节电容的取值范围均为0.1pF～1pF。

在一种实施例中，所述第一调节单元和所述第二调节单元中的所述调节电阻的取值范围均为500Ω～700Ω。