一种具有任意等相位输出的双宽频定向耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有任意等相位输出的双宽频定向耦合器，具体方案为：包括三分支传输线，开/短路加载并联枝节和四个50欧姆输入/输出端口；所述开/短路线加载并联枝节包括第一开/短路加载传输线、第二开/短路加载传输线、第三开/短路加载传输线、第四开/短路加载传输线、第五开/短路加载传输线、第六开/短路加载传输线和第七开/短路加载传输线；由于采用了上述技术方案，本发明专利技术提供的一种具有任意等相位输出的双宽频定向耦合器，具有任意等相位输出、双频工作、结构简单和易加工的特点，能够简化电路布局，减小电路尺寸。减小电路尺寸。减小电路尺寸。

【技术实现步骤摘要】
一种具有任意等相位输出的双宽频定向耦合器


[0001]本专利技术属于电子
，涉及一种微波器件，具体为一种具有任意等相位输出的双宽频定向耦合器。

技术介绍

[0002]近年来，随着微波与毫米波技术的发展，通信、导航、军事电子对抗以及雷达等领域对技术指标的要求日益增多，使得微波器件的设计难度也逐日增加。在不同的应用场景，对微波器件的设计需求也不尽相同。例如：在移动通信系统中，由于不同网络具有特定的频域覆盖范围，这就对微波器件的设计提出了双频或多频、频率比大范围可控的指标要求；在各种相控阵雷达系统中，由于天线单元的数量多，这就要求微波器件具有体积小、功率容量大等特点。
[0003]耦合器作为一种典型的微波无源器件广泛应用于射频电路当中，是微波集成电路的基本模块。传统的分支线耦合器具有等功率输出且输出固定相位差的功能，但是它也具有诸多局限性。例如，传统分支线耦合器的带宽只有10％，工作在单频率下，无法满足现代多频带、宽频带工作的需求，并且还存在尺寸大、输出信号相位差单一等缺点。无线通信系统的迅速发展要求系统内部各个元件能在多频、宽频率比范围内工作，一些双频工作的微波系统需要在每个频率下都有相同的工作状态，要求耦合器不仅能实现双频工作，还要在每个频段提供等相位差信号，而传统的双频耦合器大多不能提供相等的输出相位。另一方面，随着波束形成网络领域的发展，提供单一相位差信号的传统耦合器已经不能满足日常需求，例如在Butler矩阵中，要求耦合器能提供45度相位差信号。因此，提高耦合器的性能和设计的灵活性成为值得研究的课题。任意等相位输出的双宽频耦合器具有双频带、宽频带、任意等相位输出、低成本、易加工的特点，同时由于其耦合端和直通端在同一侧，故当耦合器应用于微波电路时，能够简化电路布局。

技术实现思路

[0004]根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种具有任意等相位输出的双宽频定向耦合器：包括三分支传输线，开/短路线加载并联枝节和四个50欧姆端口。
[0005]所述三分支传输线包括第一段传输线、第二段传输线、第三段传输线和第四段传输线、第五段传输线、第六段传输线、第七段传输线；所述开/短路线加载并联枝节包括第一开/短路加载传输线、第二开/短路加载传输线、第三开/短路加载传输线和第四开/短路加载传输线、第五开/短路加载传输线、第六开/短路加载传输线、第七开/短路加载传输线；所述第一开/短路加载传输线包括第一弯折传输线、第一弯折开路线和第一短路线；所述第二开/短路加载传输线包括第二弯折传输线、第二弯折开路线和第二短路线；所述第三开/短路加载传输线包括第三弯折传输线、第三弯折开路线和第三短路线；所述第四开/短路加载传输线(24)包括第四弯折传输线、第四弯折开路线和第四短路线；所述第五开/短路加载传输线包括第五弯折传输线、第五弯折开路线和第五短路线；所述第六开/短路加载传输线包
括第六弯折传输线、第六弯折开路线和第六短路线；所述第七开/短路加载传输线包括第七弯折传输线、第七弯折开路线和第七短路线；
[0006]所述第一弯折传输的下端接于第一段传输线中点；所述第一弯折传输线的上端与第一弯折开路线的下端、第一短路线的左端连接；所述第一弯折开路线的另一端开路；所述第一短路线的另一端短路；所述第二弯折传输线的下端接于第二段传输线中点；所述第二弯折传输线的上端与第二弯折开路线的右端、第二短路线的右端连接；所述第二弯折开路线的另一端开路；所述第二短路线的另一端短路；所述第三弯折传输线的右端接于第三段传输线中点；所述第三弯折传输线的下端与第三弯折开路线的右端、第三短路线的上端连接；所述第三弯折开路线的另一端开路；所述第三短路线的另一端短路；所述第四弯折传输线的右端接于第四段传输线中点；所述第四弯折传输线的下端与第四弯折开路线的右端、第四短路线的上端连接；所述第四弯折开路线的另一端开路；所述第四短路线的另一端短路；所述第五弯折传输线的左端接于第五段传输线中点；所述第五弯折传输线的下端与第五弯折开路线的左端、第五短路线的上端连接；所述第五弯折开路线的另一端开路；所述第五短路线的另一端短路；所述第六弯折传输线的上端接于第六段传输线中点；所述第六弯折传输线的右端与第六弯折开路线的上端、第六短路线的左端连接；所述第六弯折开路线的另一端开路；所述第六短路线的另一端短路；所述第七弯折传输线的上端接于第七段传输线中点；所述第七弯折传输线的左端与第七弯折开路线的上端、第七短路线的右端连接；所述第七弯折开路线的另一端开路；所述第七短路线的另一端短路。
[0007]所述第一段传输线与第二段传输线参数相同，第三段传输线与第五段传输线参数相同，第六段传输线与第七段传输线参数相同；所述第一开/短路加载传输线与第二开/短路加载传输线参数相同，第三开/短路加载传输线与第五开/短路加载传输线参数相同，所述第六开/短路加载传输线与第七开/短路加载传输线参数相同。
[0008]进一步地，根据宽频定向耦合器端口S参数需求，设立算法优化目标函数，目标函数F表示为：
[0009]F(Z1,Z2,Z4,θ
x
)＝g1+g2+g3+g4[0010][0011][0012][0013][0014]其中，N是采样点数，f
i
是第i个采样频点，PD为任意待取输出相位差。
[0015][0016][0017][0018][0019]其中
[0020][0021][0022]其中，Z0是50欧姆匹配端口的阻抗值；
[0023][0024][0025][0026][0027][0028]B
o
＝jZ1sinθ
[0029][0030][0031]其中
[0032][0033][0034][0035][0036]|Y
e
|＝Y
e11
·
Y
e22
‑
Y
e21
·
Y
e12
[0037][0038]其中，Z1是第三段传输线和第五段传输线的特性阻抗；Z2是第一段传输线、第二段传输线、第六段传输线和第七段传输线的特性阻抗；Z4/2是第四段传输线的特性阻抗；
[0039]进一步地，所述第一段传输线、第二段传输线、第三段传输线、第四段传输线、第五段传输线的电长度θ
R
，第六段传输线、第七段传输线的电长度θ3可由双频频率比P确定，具体为：其中P＝f2/f1，f1低频中心频率，f2为高频中心频率。
[0040]进一步地，所述第一弯折传输线、第二弯折传输线的电长度θ
11
，第三弯折传输线、第五弯折传输线的电长度θ
21
，第四弯折传输线的电长度θ
31
以及第六弯折传输线、第七弯折传输线的电长度θ
41
可由双频频率比P确定，具体为：
[0041]其中Z
c1
为弯折传输线的阻抗值。
[0042]进一步地，所述第一弯折开路线、第二弯折开路线、第三弯折开路线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有任意等相位输出的双宽频定向耦合器，其特征在于：包括三分支传输线(1)，开/短路线加载并联枝节(2)和四个50欧姆端口；所述三分支传输线(1)包括第一段传输线(11)、第二段传输线(12)、第三段传输线(13)和第四段传输线(14)、第五段传输线(15)、第六段传输线(16)、第七段传输线(17)；所述开/短路线加载并联枝节(2)包括第一开/短路加载传输线(21)、第二开/短路加载传输线(22)、第三开/短路加载传输线(23)和第四开/短路加载传输线(24)、第五开/短路加载传输线(25)、第六开/短路加载传输线(26)、第七开/短路加载传输线(27)；所述第一开/短路加载传输线(21)包括第一弯折传输线(211)、第一弯折开路线(212)和第一短路线(213)；所述第二开/短路加载传输线(22)包括第二弯折传输线(221)、第二弯折开路线(222)和第二短路线(223)；所述第三开/短路加载传输线(23)包括第三弯折传输线(231)、第三弯折开路线(232)和第三短路线(233)；所述第四开/短路加载传输线(24)包括第四弯折传输线(241)、第四弯折开路线(242)和第四短路线(243)；所述第五开/短路加载传输线(25)包括第五弯折传输线(251)、第五弯折开路线(252)和第五短路线(253)；所述第六开/短路加载传输线(26)包括第六弯折传输线(261)、第六弯折开路线(262)和第六短路线(263)；所述第七开/短路加载传输线(27)包括第七弯折传输线(271)、第七弯折开路线(272)和第七短路线(273)；所述第一弯折传输线(211)的下端接于第一段传输线(11)的中点；所述第一弯折传输线(211)的上端与第一弯折开路线(212)的下端以及第一短路线(213)的左端相连接；所述第一弯折开路线(212)的另一端开路；所述第一短路线(213)的另一端短路；所述第二弯折传输线(221)的下端接于第二段传输线(12)的中点；所述第二弯折传输线(221)的上端与第二弯折开路线(222)的右端以及第二短路线(223)的右端连接；所述第二弯折开路线(222)的另一端开路；所述第二短路线(223)的另一端短路；所述第三弯折传输线(231)的右端接于第三段传输线(13)中点；所述第三弯折传输线(231)的下端与第三弯折开路线(232)的右端、第三短路线(233)的上端连接；所述第三弯折开路线(232)的另一端开路；所述第三短路线(233)的另一端短路；所述第四弯折传输线(241)的右端接于第四段传输线(14)中点；所述第四弯折传输线(241)的下端与第四弯折开路线(242)的右端、第四短路线(243)的上端连接；所述第四弯折开路线(242)的另一端开路；所述第四短路线(243)的另一端短路；所述第五弯折传输线(251)的左端接于第五段传输线(15)中点；所述第五弯折传输线(251)的下端与第五弯折开路线(252)的左端、第五短路线(253)的上端连接；所述第五弯折开路线(252)的另一端开路；所述第五短路线(253)的另一端短路；所述第六弯折传输线(261)的上端接于第六段传输线(16)中点；所述第六弯折传输线(261)的右端与第六弯折开路线(262)的上端、第六短路线(263)的左端连接；所述第六弯折开路线(262)的另一端开路；所述第六短路线(263)的另一端短路；所述第七弯折传输线(271)的上端接于第七段传输线(17)中点；所述第七弯折传输线(271)的左端与第七弯折开路线(272)的上端、第七短路线(273)的右端连接；所述第七弯折开路线(272)的另一端开路；所述第七短路线(273)的另一端短路；所述第一段传输线(11)与第二段传输线(12)参数相同，第三段传输线(13)与第五段传输线(15)参数相同，第六段传输线(16)与第七段传输线(17)参数相同；所述第一开/短路加载传输线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏梅，王鑫硕，任俊豪，李硕，房少军，王钟葆，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：