[发明专利]一种基于弯折线结构等效电路的宽带定向耦合器

说明书

本发明公开了一种基于弯折线结构等效电路的宽带定向耦合器，宽带定向耦合器由金属接地板、介质基板、以及耦合在介质基板的上表面的弯折式耦合线部组成；金属接地板设置在介质基板的下表面；弯折式耦合线部包括输入端口P1、输出端口P2、耦合端口P3，隔离端口P4，第一弯折式耦合线B1,第二弯折式耦合线B2；第一弯折式耦合线B1分别与输入端口P1、输出端口P2连接；第二弯折式耦合线B2分别与耦合端口P3、隔离端口P4连接接；本发明将平行耦合线进行弯折，在弯折的情况下产生并联电容C2,并且通过弯折的角度ɑ来控制并联电容C2的大小，同时产生额外并联电容可以在一定程度上可以抵消电感，这样实现更好的阻抗匹配。

技术领域

本发明涉及定向耦合器设计技术领域，尤其涉及一种基于弯折线结构等效电路的宽带定向耦合器。

背景技术

定向耦合器作为现代通信系统中一种举足轻重的微波/毫米波部件，其本质作用是按照一定的比例对一定频率范围内的信号进行功率分配，同时也可以用来进行功率合成。一般用于对信号的采样与监测，同时具有隔离的作用。主要通过工作频带、方向性、驻波比、耦合度、插入损耗等指标来衡量定向耦合器的性能。

定向耦合器的综合方法与相关的设计图表经过几十年来业界中各位专家学者的研究与探索，在理论层面已经较为成熟。但是其理论公式推导过于复杂，设计图表也并不完善，只涵盖了一些典型的设计数据，无法满足当今工程上的设计需要。当代通信系统对定向耦合器的带宽比要求不断提高。

就目前已有的5G频段的微带定向耦合器，做2.3-5GHz频段的宽带定向耦合器极少，即使满足了2.3-5GHz频段的宽带定向耦合器，要么成本高，要么就是结构复杂不容易加工，在考虑成本的情况下，同时也要考虑到定向耦合器的尺寸，插入损耗，回波损耗，耦合度，隔离度等一系列指标。我们在设计宽带定向耦合器的时候，耦合是一个十分重要的指标，众所周知，定向耦合器一旦做宽频带，想要低的插入损耗，强耦合技术就会受到限制，低插入损耗及强耦合关键因素就是电容，如何在不增加尺寸的前提下，增加电容，是设计方向上的难点。增加电容的主要方法有两个，第一，减小耦合线之间的距离；第二，增加耦合线之间的耦合面积。但是考虑到加工技术问题，不可能将耦合线之间的距离缩小到更小，所以只能通过耦合线之间的耦合面积来增强耦合。

在考虑到增加电容的同时，也要考虑到在做不同频段定向耦合器所需要的最佳耦合电容值，因此，急需一种简单且有效的做出宽带定向耦合器的方法，来实现现有的技术需求。

发明内容

为了解决现有的技术问题，本发明的目的是一种基于弯折线结构等效电路的宽带定向耦合器，通过弯折线入手，基于弯折线的等效电路，通过等效电路来分析弯折线，来凸显弯折线定向耦合器的优势。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于弯折线结构等效电路的宽带定向耦合器，宽带定向耦合器由金属接地板、介质基板、以及耦合在介质基板的上表面的弯折式耦合线部组成；

金属接地板设置在介质基板的下表面；

弯折式耦合线部包括输入端口P1、输出端口P2、耦合端口P3，隔离端口P4，第一弯折式耦合线B1,第二弯折式耦合线B2；

第一弯折式耦合线B1分别与输入端口P1、输出端口P2连接；

第二弯折式耦合线B2分别与耦合端口P3、隔离端口P4连接。

优选地，第一弯折式耦合线B1、第二弯折式耦合线B2均为水平中心线对称设计。

优选地，介质基板的介电常数为3.66，介质损耗因数为0.004。

优选地，宽带定向耦合器的工作频段为2.3-5GHz，带宽内回波损耗小于-24.6dB，带宽内插入损耗小于0.6dB，耦合度-10dB±1.2dB，隔离度小于-19.42dB，方向性小于-17.8dB。

优选地，介质基板的体积为13.1mm×14mm×0.508mm。