分支線耦合器及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波技術領域,更具體地說,涉及一種分支線耦合器及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 在微波毫米波的商業(yè)和軍事通信系統(tǒng)中,分支線耦合器作為微波系統(tǒng)中重要的一 種器件,它按一定的比例對微波信號進行幅度與相位的分配。在平衡放大器、微波網絡分析 儀、自動增益控制以及信號發(fā)生器中的功率裝置中都要應用分支線耦合器。并在實現(xiàn)各種 功能的微波組件以及整機中,都發(fā)揮著重要的作用。
[0003] 傳統(tǒng)的分支線耦合器的設計都是通過引入四分之一波長的傳輸線,并且都是單端 設計。單端設計的分支線耦合器,不具備共模抑制能力因此不能很好的抑制環(huán)境噪聲,不具 備對差分信號進行功率與相位分配的功能,不便與平衡式器件相連接。
[0004] 因此,現(xiàn)有技術存在缺陷,需要改進。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明要解決的技術問題在于,針對現(xiàn)有技術的上述分支線耦合器為單端設計的 缺陷,提供一種分支線耦合器及其制造方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007] 第一方面,提供一種分支線耦合器,包括:第一平衡式端口、第二平衡式端口、第三 平衡式端口和第四平衡式端口;
[0008] 其中,第一平衡式端口和第四平衡式端口通過阻抗為Z2的四分之一波長傳輸線連 接;第一平衡式端口和第二平衡式端口通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線連接;第二平 衡式端口和第三平衡式端口通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線連接;第三平衡式端口和 第四平衡式端口通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線連接;
[0009] 每個平衡式端口均包括兩個單端口;每個平衡式端口的兩個單端口間均通過阻抗 為半波長傳輸線連接。
[0010] 在一個實施例中,所述阻抗21與所述分支線耦合器的帶寬成反比。
[0011] 在一個實施例中,所述阻抗Z2*所述分支線耦合器的功率比決定。
[0012] 在一個實施例中,所述阻抗Z3*所述分支線耦合器的功率比決定。
[0013] 在一個實施例中,所述阻抗為Z3的四分之一波長傳輸線的兩端包括切角。
[0014] 在一個是實例中,所述耦合器的結構通過微帶線實現(xiàn),或通過共面波導和帶狀線 實現(xiàn)。
[0015] 第二方面,提供一種分支線耦合器的制造方法,包括以下步驟:
[0016] 將第一平衡式端口和第四平衡式端口通過阻抗為Z2的四分之一波長傳輸線連 接;
[0017] 將第一平衡式端口和第二平衡式端口通過阻抗為Z3的四分之一波長傳輸線連 接;
[0018] 將第二平衡式端口和第三平衡式端口通過阻抗為Z2的四分之一波長傳輸線連 接;
[0019] 將第三平衡式端口和第四平衡式端口通過阻抗為Z3的四分之一波長傳輸線連 接;
[0020] 分別將每個平衡式端口的兩個單端口通過阻抗為半波長傳輸線連接。
[0021 ] 在一個實施例中,所述方法還包括:
[0022] 根據所述分支線耦合器所需的功率分配比設定K值,并根據下式分別計算所述阻 抗Z2和阻抗Z 3:
[0025] 其中,Z。為大于零的常數(shù)。
[0026] 在一個實施例中,所述方法還包括:
[0027] 根據所述阻抗&確定第一平衡式端口與第四平衡式端口之間,以及第二平衡式端 口與第三平衡式端口之間的四分之一波長傳輸線的寬度;
[0028] 根據所述阻抗Z3確定第一平衡式端口與第二平衡式端口,以及第三平衡式端口與 第四平衡式端口之間的四分之一波長傳輸線的寬度。
[0029] 在一個實施例中,所述方法還包括:
[0030] 根據所述分支線耦合器的帶寬確定所述阻抗Z1。
[0031 ] 在一個實施例中,所述方法還包括:
[0032] 根據所述阻抗Z1確定所述半波長傳輸線的寬度。
[0033] 實施本發(fā)明的分支線耦合器及其制造方法,具有以下有益效果:通過引入四條半 波長傳輸線與四條四分之一波長傳輸線,實現(xiàn)平衡式分支線耦合器,該耦合器對差模信號 具有分支線耦合器功能,即實現(xiàn)對差模信號進行功率分配與相位分配,且該耦合器對共模 信號具有很好的抑制作用,抑制環(huán)境噪聲;通過改變阻抗值&和2 3的大小,可實現(xiàn)對差模信 號的任意功分比;通過調節(jié)半波長傳輸線的阻抗Z1實現(xiàn)分支線耦合器的帶寬控制;并且輸 出的平衡式端口能與其它平衡式器件直接相連。
【附圖說明】
[0034] 下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明,附圖中:
[0035] 圖1是本發(fā)明實施例的分支線耦合器的結構示意圖;
[0036] 圖2是本發(fā)明實施例的分支線耦合器中阻抗Z1與匹配帶寬的關系示意圖;
[0037] 圖3是本發(fā)明實施例的分支線耦合器中阻抗Z1與隔離帶寬的關系示意圖;
[0038] 圖4是本發(fā)明實施例的分支線耦合器的結構圖;
[0039] 圖5是本發(fā)明實施例的分支線耦合器的差模S參數(shù)響應圖;
[0040] 圖6是本發(fā)明實施例的分支線耦合器的共模響應圖;
[0041] 圖7是本發(fā)明實施例的分支線耦合器的輸出端B與C的相位差示意圖;
[0042] 圖8是本發(fā)明實施例的分支線耦合器的制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0043] 本發(fā)明實施例通過提供一種平衡式分支線耦合器,解決了現(xiàn)有技術中分支線耦合 器為單端設計,不能很好的抑制環(huán)境噪聲,不具備對差模信號進行功率與相位分配,不便與 平衡式器件相連接的技術問題,實現(xiàn)了對差模信號的功率和相位分配,有效抑制環(huán)境噪聲, 能與其它平衡式器件直接相連的技術效果。
[0044] 本發(fā)明實施例為解決上述技術問題,總體思路如下:
[0045] 本發(fā)明實施例的分支線耦合器包括:第一平衡式端口、第二平衡式端口、第三平衡 式端口和第四平衡式端口;其中,第一平衡式端口和第四平衡式端口通過阻抗為Z 2的四分 之一波長傳輸線連接;第一平衡式端口和第二平衡式端口通過阻抗為Z3的四分之一波長傳 輸線連接;第二平衡式端口和第三平衡式端口通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線連接; 第三平衡式端口和第四平衡式端口通過阻抗為Z 3的四分之一波長傳輸線連接;
[0046] 每個平衡式端口均包括兩個單端口;每個平衡式端口的兩個單端口間均通過阻抗 為半波長傳輸線連接。
[0047] 本發(fā)明實施例的分支線耦合器通過設計不同的傳輸線阻抗來實現(xiàn)任意功率分配 比實現(xiàn)差模信號的功率分配和相位分配(輸出端相位差為90° ),且由于本發(fā)明實施例的 分支線耦合器為平衡式的,對環(huán)境噪聲具有良好的抑制效果,能與其它平衡式器件直接相 連。
[0048] 為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解,現(xiàn)對照附圖詳細說明 本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0049] 實施例一
[0050] 參見圖1為本發(fā)明一實施例的分支線耦合器的結構示意圖。本發(fā)明實施例的分支 線耦合器包括:四個平衡式端口,第一平衡式端口 A、第二平衡式端口 B、第三平衡式端口 C 和第四平衡式端口 D,每個平衡式端口均由兩個單端口構成,共模信號被抑制,差模信號在 端口需滿足幅度相同,相位相差180°。
[0051] 具體的,參見圖1,第一平衡式端口 A包括單端口 1和單端口 2,單端口 1和2之間 通過阻抗為半波長傳輸線10連接。第二平衡式端口 B包括單端口 3和單端口 4,單端 口 3和4之間通過阻抗為半波長傳輸線10連接。第三平衡式端口 C包括單端口 5和 單端口 6,單端口 5和6之間通過阻抗為半波長傳輸線10連接。第四平衡式端口 D包 括單端口 7和單端口 8,單端口 7和8之間通過阻抗為半波長傳輸線10連接。
[0052] 第一平衡式端口 A和第二平衡式端口 B通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線30 連接;第二平衡式端口 B和第三平衡式端口 C通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線20連 接;第三平衡式端口 C和第四平衡式端口 D通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線30連接; 第一平衡式端口 A和第四平衡式端口 D通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線20連接。
[0053] 參見圖1,本發(fā)明實施例的分支線耦合器通過引入四條半波長傳輸線與四條四分 之一波長傳輸線實現(xiàn)。本發(fā)明實施例的分支線耦合器對差模信號具有分支線耦合器功能, 即實現(xiàn)對差模信號進行功率分配與相位分配,且對共模信號具有很好的抑制作用,因此具 有抗電磁干擾能力強、對環(huán)境噪聲抑制效果好的特點。
[0054] 在本發(fā)明的實施例中,四分之一波長傳輸線的阻抗厶和Z 3分別根據以下公式(1) 和⑵確定。
[0057] 其中,式⑴和⑵中,K由分支線耦合器的功率比確定,端口阻抗Z。預設為50歐 (ohm)。具體的,若分支線耦合器的功率比設為m:l,則K的值為m。由此,通過改變四分之 一波長傳輸線的阻抗值&和Z 3的大小,可實現(xiàn)對差模信號的任意功分比。
[0058] 半波長傳輸線10的阻抗Z1與分支線耦合器的工作帶寬相關,因此,可以根據工作 帶寬對阻抗2 1進行設定。具體的,阻抗Z i與工作帶寬成反比,參見圖2示出了匹配帶寬與 阻抗Z1的關系。阻抗Z1分別為40歐、60歐和80歐時,匹配帶寬隨著Z 1的增加而減小。參 見圖3示出了隔離帶寬與阻抗Z1的關系。阻抗Z i分別為40歐、60歐和80歐時,匹配帶寬 隨著增加而減小。
[0059] 由此,在本發(fā)明的實施例中,可通過改變阻抗Z1值來控制分支線耦合器的工作帶 寬。
[0060] 圖1中Θ 2是四分之一波長傳輸線的電長度,gp 90°。阻抗為半波長 傳輸線的電長度相當于180°。四分之一波長傳輸線的電長度相當于90°。
[0061] 本發(fā)明實施例的傳輸線(四分之一波長傳輸線和半波長傳輸線)為微帶線、共面 波導或帶狀線。
[0062] 在一個實施例中,傳輸線為微帶線。微帶線的結構包括上表面的一層金屬、中間的 一層介質基板和底層的地。其中,介質基板的結構就是一層基片,其厚度可為〇.813_?;?片的底部加一層地。傳輸線位于介質基板的上表面。
[0063] 參見圖4為本發(fā)明實施例的分支線耦合器的結構圖。
[0064] 參見圖4,本發(fā)明實施例的分支線耦合器為中心對稱設計。第一平衡式端口 A和第 二平衡式端口 B通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線30連接。第三平衡式端口 C和第四 平衡式端口 D通過阻抗為&的四分之一波長傳輸線30連接。
[0065] 該四分之一波長傳輸線30的兩端進行切角處理,以避免線寬之間的突變引起不 必要的損耗。具體的,參見圖4,切角的角度可為3