一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器，该双频定向耦合器包括多个耦合线组、多个电容器及四个端口；各耦合线组包括两条耦合线，多个耦合线组两两之间首尾串联，且位于两端的两个耦合线组中的耦合线分别连接至各端口；各电容器包括两个接头；相连的两个耦合线组之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至连接处的两个耦合线；两端的耦合线组和端口之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至一端耦合线组中的两条耦合线。本发明专利技术实施例提供的双频定向耦合器可以实现电路结构复用，在低频时为横跨定向耦合器，在高频时为反向定向耦合器，由此可以实现耦合器端口功能的扩展。

【技术实现步骤摘要】
一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器
本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器。
技术介绍
微波器件是一种工作在微波波段的器件。随着移动通信技术的飞速发展，对微波器件的需求由单一向多样化转变，比如为了满足5G通信高速率、大容量的需求，需要具有多个端口的微波器件能够同时支持多个频段的使用或者使用时覆盖尽可能宽的频带范围。定向耦合器是一种应用广泛的具有方向性的四端口功率分配微波器件，具有分配和组合输入信号的作用，并可以对输入信号的相位进行转换。当一个通信系统需要利用定向耦合器实现对多个频段、多种标准的兼容时，传统的单频段定向耦合器已经不能满足需求，因而目前研究集中于双频或者多频段的定向耦合器。其中，双频定向耦合器可以利用同一耦合器结构在两个不同频率点下使用，这两个频率点分别属于不同的频段。目前主要通过级联多节耦合线的方式实现耦合器的双频性能，但是可实现的双频定向耦合器均为反向耦合器，反向耦合器的直通端口和耦合端口不在同一条线上。如何扩展双频定向耦合器的功能，满足通信系统对多功能器件的要求，是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器，以实现耦合器的功能扩展。具体技术方案如下：一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器，所述双频定向耦合器包括多个耦合线组、多个并联的电容器及四个端口；各耦合线组包括两条耦合线，所述多个耦合线组两两之间首尾串联，且位于两端的两个耦合线组中的四条耦合线分别连接至各端口；各电容器包括两个接头；相连的两个耦合线组之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至连接处的两个耦合线；两端的耦合线组和端口之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至一端耦合线组中的两条耦合线。特别的，所述各电容器的容值相等。特别的，所述各电容器均为贴片电容器。特别的，所述耦合线组为三个，所述电容器为四个。特别的，两端的耦合线组具有相同的物理属性，且中间的耦合线组与所述两端的耦合线组具有不同的物理属性。特别的，所述物理属性包括：耦合线组中耦合线的线宽、耦合线组中两条耦合线之间的距离以及耦合线组中耦合线的线长。特别的，所述四个端口均为微波高频连接端口。特别的，所述双频定向耦合器构建在单层电路板上，所述单层电路板的上表面为由所述多个电容器、所述多个耦合线组及所述四个端口组成的耦合器电路，所述单层电路板的下表面为金属面。特别的，所述双频定向耦合器的电路参数为：根据端口约束条件、两个特定频率，基于双频定向耦合器设计原理计算得到的，所述两个特定频率的比值满足预设范围，所述电路参数包括所述耦合线的参数和所述电容器的参数。特别的，当所述双频定向耦合器的工作频率为所述两个特定频率中的最小值时，所述双频定向耦合器为横跨耦合器；当所述双频定向耦合器的工作频率为所述两个特定频率中的最大值时，所述双频定向耦合器为反向耦合器。本专利技术实施例提供了一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器，该双频定向耦合器包括多个耦合线组、多个并联的电容器及四个端口；各耦合线组包括两条耦合线，多个耦合线组两两之间首尾串联，且位于两端的两个耦合线组中的四条耦合线分别连接至各端口；各电容器包括两个接头；相连的两个耦合线组之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至连接处的两个耦合线；两端的耦合线组和端口之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至一端耦合线组中的两条耦合线。本专利技术实施例中，耦合器电路由多个耦合线组枝节串联，并在端口与耦合线组连接的位置、相邻两个耦合线组连接的位置引入电容器，电容器的容抗随频率变化而变化，因而在耦合器的工作频率发生变化时，电容器的容抗发生变化，耦合线的电特性参数发生变化，使得耦合器在高频和低频时分别满足横跨耦合器和反向耦合器的约束条件，从而耦合器可以实现不同的功能。当然，实施本专利技术的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器电路结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的双频定向耦合器局部细节结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的双频定向耦合器电路平面结构详细示意图。图4(a)为本专利技术实施例提供的双频定向耦合器低频下的结构复用示意图。图4(b)为本专利技术实施例提供的双频定向耦合器高频下的结构复用示意图。图5为本专利技术提供的第一个具体实施例的S参数仿真结果示意图。图6为本专利技术提供的第一个具体实施例的输出相位差的仿真结果示意图。图7为本专利技术提供的第二个具体实施例的S参数仿真结果示意图。图8为本专利技术提供的第二个具体实施例的输出相位差的仿真结果示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，随着通信技术的飞速发展以及人们对通信功能需求的日益多样化，对于能够适用于多种通信标准的多频带和多功能的微波器件的需求日益增加。随着5G(5thgenerationmobilenetworks，第五代移动通信网络)的发展，整个移动通信行业都开始探索全新的频段。在目前全球多个国家已经开始将Sub-6GHz(6GHz以下频段)的频谱资源用于5G通信，为此，科研人员需要将射频器件设计到2.2GHz、3.5GHz附近。除此之外，为了满足5G通信高速率、大容量的需求，在频带支持上，要求多端口器件能够同时支持多个频段或者覆盖尽可能宽的频带范围。此外，随着现代通信系统朝着集成化和小型化方向的发展，集成多种功能的电路与器件将受到越来越多的青睐。定向耦合器是一种应用广泛的具有方向性的四端口功率分配微波器件，具有分配和组合输入信号的作用，并可以对信号相位进行转换。在微波信号发生器、平衡放大器、相控阵的雷达系统的馈电网络中定向耦合器可以实现对无线信号的隔离、叠加以及分配。随着对定向耦合器研究的进一步深入以及制作工艺的极大发展，定向耦合器的性能有了极大的提高，并且随着射频电路向着小型化、平面化以及集成化的方向发展，具有宽频带、多频化、小型化和低成本平面结构的定向耦合器成为研究的重点。随着通信系统需要实现多频和多标准兼容，传统的单频段定向耦合器已经不能满足需求，对双频和多频段的定向耦合器的研究愈发重要。目前对于双频定向耦合器的研究多集中于传统的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器，其特征在于，所述双频定向耦合器包括多个耦合线组、多个并联的电容器及四个端口；/n各耦合线组包括两条耦合线，所述多个耦合线组两两之间首尾串联，且位于两端的两个耦合线组中的四条耦合线分别连接至各端口；/n各电容器包括两个接头；相连的两个耦合线组之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至连接处的两个耦合线；两端的耦合线组和端口之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至一端耦合线组中的两条耦合线。/n

【技术特征摘要】
1.一种低频横跨和高频反向多功能复用的双频定向耦合器，其特征在于，所述双频定向耦合器包括多个耦合线组、多个并联的电容器及四个端口；
各耦合线组包括两条耦合线，所述多个耦合线组两两之间首尾串联，且位于两端的两个耦合线组中的四条耦合线分别连接至各端口；
各电容器包括两个接头；相连的两个耦合线组之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至连接处的两个耦合线；两端的耦合线组和端口之间设置一个电容器，且该电容器的两个接头分别连接至一端耦合线组中的两条耦合线。


2.根据权利要求1所述双频定向耦合器，其特征在于，所述各电容器的容值相等。


3.根据权利要求1所述双频定向耦合器，其特征在于，所述各电容器均为贴片电容器。


4.根据权利要求1所述双频定向耦合器，其特征在于，所述耦合线组为三个，所述电容器为四个。


5.根据权利要求4所述双频定向耦合器，其特征在于，两端的耦合线组具有相同的物理属性，且中间的耦合线组与所述两端的耦合线组具有不同的物理属性。


6.根据权利要求5所述的双频定...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永乐，张一凡，王卫民，杨雨豪，马莉，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11