本實用新型涉及一種定向耦合器，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在微波領(lǐng)域，定向耦合器是一種用途廣泛的四端口器件，在電子對抗、通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)以及測試測量儀器中不可缺少。其主要用途有合成和分配功率、擴大功率量程、監(jiān)視功率和頻譜，通過定向耦合器來測量反射系數(shù)構(gòu)成平衡混頻器和阻抗測量電橋等。傳統(tǒng)定向耦合器的尺寸受理論上的限制，會達到介質(zhì)材料中的四分之一波長的尺寸，因此在低頻段尺寸會比較大，對板材尺寸有要求，不利于集成。一項美國專利US5191349《Apparatus and Method for an Amplitude Monopulse Directional Antenna》中對定向耦合器小型化采用彎折微帶線加實際電容的方法，功率分配的精度并不高，輸出兩端口的功率誤差還是比較大，需要加入電容，增加了損耗，實際加工還需要調(diào)整，實際電容本身的自諧振頻率也要考慮，不一定是所標(biāo)的值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供了一種能補償相位并且一體化加工的小型化3dB定向耦合器；進一步的提供一種縱向?qū)挾刃?、體積小的小型化3dB定向耦合器；進一步的提供一種能避免耦合的小型化3dB定向耦合器，更進一步的提供一種能提高功率分配精度、輸出相位精度，能達到較好電氣性能的小型化3dB定向耦合器。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種小型化3dB定向耦合器，包括兩條對稱平行的第一傳輸線與第二傳輸線，所述第一傳輸線兩端分別連接有對稱的第一微帶線與第二微帶線，所述第二傳輸線兩端分別連接有對稱的第三微帶線與第四微帶線，所述第一微帶線端口為信號輸入端，所述第二微帶線端口為信號輸出端，所述第三微帶線端口為耦合端，所述第四微帶線端口為隔離端，所述第一傳輸線與所述第二傳輸線之間連接兩個對稱的向內(nèi)彎折的第一并聯(lián)臂與第二并聯(lián)臂，所述第一并聯(lián)臂與第二并聯(lián)臂中心位置上向內(nèi)設(shè)有對稱的第一扇形枝節(jié)與第二扇形枝節(jié)。所述第一并聯(lián)臂與第二并聯(lián)臂向內(nèi)彎折成“幾”形。

將向內(nèi)彎折的并聯(lián)臂的電長度定義為彎折深度，所述第一并聯(lián)臂與第二并聯(lián)臂的彎折深度為5～8mm，線寬為0.5～0.56mm，所述第一傳輸線與第二傳輸線線寬為1.08～1.35mm。

所述并第一并聯(lián)臂與第二并聯(lián)臂的彎折深度為7.6mm，線寬為0.5mm，所述第一傳輸線與第二傳輸線線寬為1.3mm。

所述第一扇形枝節(jié)與第二扇形枝節(jié)的半徑為1～3.5mm，圓心角為18°～36°。

所述第一扇形枝節(jié)與第二扇形枝節(jié)的半徑為3mm，圓心角為24°。

本實用新型所達到的有益效果：

1、采用扇形枝節(jié)設(shè)置可用于補償彎折并聯(lián)臂的相位，還能解決彎折并聯(lián)臂可能因為距離太近耦合的問題，并且可以一體化加工，結(jié)構(gòu)簡單，不需要加入實際電容，減小損耗，也不必考慮加入實際電容導(dǎo)致的自諧振頻率，僅僅通過微帶線形式就可以實現(xiàn)相同的功能。

2、采用兩個并聯(lián)臂彎成“幾”形的設(shè)置，可以將3dB定向耦合器的縱向尺寸縮減，實現(xiàn)小型化，隨著尺寸的進一步小型化，設(shè)計頻帶內(nèi)的回波損耗S11會隨之變差，以S11低于-14dB左右為準(zhǔn)，對應(yīng)駐波比1.5以下，此指標(biāo)下最低可以將單方向尺寸小型化到28％。

3、對兩個并聯(lián)臂的彎折深度進一步限定，可以避免彎折深度過短不利于小型化補償相位，過長則會導(dǎo)致兩條并聯(lián)臂距離太近，出現(xiàn)耦合。并聯(lián)臂原有的微帶線阻抗理論上是50歐姆，傳輸線為35.35歐姆，彎折微帶線補償相位之后，根據(jù)電長度其中f是中心頻率，L和C對應(yīng)微帶線的電感和電容特性，彎折微帶線實現(xiàn)了小型化，但是LC乘積會隨之變小，也就是微帶線的諧振點會偏小，需要拉回這個中心頻率點，可以通過調(diào)整傳輸線和并聯(lián)臂的線寬，在實際設(shè)計中兩條微帶線的線寬相差越大，組合之后效果越好。

4、對扇形枝節(jié)尺寸的進一步限定，可以提高相位精度和功率分配精度，其中扇形枝節(jié)半徑要結(jié)合兩條并聯(lián)臂的彎折深度和實際加工，一般彎折深度越小，扇形枝節(jié)半徑也越小，扇形枝節(jié)圓心角越小，對于功率分配精度越好，實際設(shè)計中還要考慮尺寸便于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本實用新型的3dB定向耦合器的電路圖；

圖2是本實用新型信號輸入端口回波損耗S(1,1)仿真結(jié)果圖；

圖3是本實用新型輸出端口的插入損耗S(2,1)和S(3,1)仿真結(jié)果圖；

圖4是本實用新型耦合端的S(2,1)和S(3,1)對應(yīng)的相移仿真結(jié)果圖；

圖5是本實用新型隔離端的插隔離度所對應(yīng)的S(4,1)仿真結(jié)果圖；

圖6是本實用新型駐波比VSWR仿真結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

如圖1所示的一種小型化3dB定向耦合器，包括兩條對稱平行的第一傳輸線T_L7與第二傳輸線T_L8，所述第一傳輸線T_L7兩端分別連接有對稱的第一微帶線T_L1與第二微帶線T_L2，所述第二傳輸線T_L8兩端分別連接有對稱的第三微帶線T_L3與第四微帶線T_L4，所述第一微帶線T_L1端口為信號輸入端1，所述第二微帶線端口T_L2為信號輸出端2，所述第三微帶線端口T_L3為耦合端3，所述第四微帶線端口T_L4為隔離端4，所述第一傳輸線T_L7與所述第二傳輸線T_L8之間連接兩個對稱的向內(nèi)彎折的第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6，所述第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6中心位置上向內(nèi)設(shè)有對稱的第一扇形枝節(jié)T_L9與第二扇形枝節(jié)T_L10，所述第一扇形枝節(jié)T_L9與第二扇形枝節(jié)T_L10可用于補償向內(nèi)彎折的第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6的相位，并且可以一體化加工，所述第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6向內(nèi)彎折成“幾”形，所述并第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6的彎折深度為5～8mm，彎折深度低于5mm則不利于小型化補償相位，高于8mm則會導(dǎo)致第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6距離太近，出現(xiàn)耦合。所述并第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6的線寬為0.5～0.56mm，所述第一傳輸線T_L7與所述第二傳輸線T_L8線寬為1.08～1.35mm,根據(jù)電長度降低所述并第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6的尺寸，還需要調(diào)整第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6的線寬以及第一傳輸線T_L7與所述第二傳輸線T_L8的線寬，兩條微帶線的線寬相差越大，組合之后效果越好。所述第一扇形枝節(jié)T_L9與第二扇形枝節(jié)T_L10的半徑為1～3.5mm，圓心角為18°～36°，所述第一扇形枝節(jié)T_L9與第二扇形枝節(jié)T_L10枝節(jié)的半徑要結(jié)合第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6的彎折深度和實際加工，彎折深度越小，所述第一扇形枝節(jié)T_L9與第二扇形枝節(jié)T_L10枝節(jié)的半徑也越小，所述第一扇形枝節(jié)T_L9與第二扇形枝節(jié)T_L10枝節(jié)的圓心角越小，對于功率分配精度越好，實際設(shè)計中還要考慮尺寸便于實現(xiàn)，本實用新型以回波損耗S11低于-14dB左右為準(zhǔn)，對應(yīng)駐波比1.5以下，此指標(biāo)下最低可以達到單邊尺寸小型化到原尺寸的28％。

本實用新型優(yōu)選技術(shù)方案是第一并聯(lián)臂T_L5與第二并聯(lián)臂T_L6的彎折深度為7.6mm，線寬為0.5mm，所述第一傳輸線T_L7與第二傳輸線T_L8線寬為1.3mm。所述第一扇形枝節(jié)T_L9與第二扇形枝節(jié)T_L10的半徑為3mm，圓心角為24°，可以實現(xiàn)單邊尺寸小型化到原尺寸的38％左右。

參照圖2，圖3，圖4，圖5，圖6，可以看到在帶寬1.03gHz到1.09gHz范圍內(nèi)，本實用新型設(shè)計的3dB定向耦合器信號輸入端1的回波損耗小于-18dB，隔離端4的隔離度高于21dB，信號輸出端2和耦合端3功率分配均衡，在-3.15dB上下0.1dB范圍內(nèi)，兩個端口相位相差90°，相位精度保持在1°以內(nèi)，駐波比小于1.35，具有功率分配均衡，精度高的特點。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。