一種寬帶定向耦合器制造技術

本發明專利技術涉及測試儀器領域，具體公開了一種寬帶定向耦合器，定向耦合器由依次連接的多個耦合段組成，耦合段包括共面設置的兩條耦合帶線以及位于耦合帶線上方的上部電介質、位于耦合帶線下方的下部電介質；同一耦合段中兩節耦合帶線相互平行設置，且尺寸相同；同一耦合段中，上部電介質與下部電介質的大小、材質相同；不同耦合段中的耦合帶線分別首末相連，且在同一平面上。本發明專利技術在不同節耦合段采用不同介電常數的電介質，保證了不同節的耦合帶線間隔近似相同，不同節的耦合帶線自身的寬度也近似相同，通過這種設計方法降低了定向耦合器的耦合度波動以及不連續性，定向耦合器的方向性明顯增強。

Broadband directional coupler

The invention relates to a testing instrument field, specifically discloses a broadband directional coupler, a directional coupler is composed of a plurality of coupling segments which are connected in sequence, the coupling part comprises two upper dielectric, coupled strip line and is located in the coupled strip line located above the coupled strip line below the lower set with a coplanar dielectric coupling in two segments; coupled with line set in parallel, and the same size; the same coupling section, the upper and lower dielectric dielectric, the size of the same material; coupling of different bands in the coupling section at the end of the first line are connected, and in the same plane. The invention adopts different dielectric permittivity in different coupling section, ensure the coupling of different section of the belt line interval are approximately the same, with the self coupling of different section width of approximately the same, through this method reduces the coupling degree fluctuation and discontinuity of the directional coupler is significantly enhanced.

【技術實現步驟摘要】
一種寬帶定向耦合器
本專利技術涉及測試儀器領域，尤其涉及一種寬帶定向耦合器。
技術介紹
定向耦合器廣泛應用于微波儀器及設備中，如微波矢量網絡分析儀中的方向性設備，在微波信號發生器中用于在輸出端檢測輸出功率的大小以完成自動功率調整，在各類通信系統的收發信機里面用于信號功率的檢測。其中，寬帶定向耦合器常常用于微波測試儀器中，此時對定向耦合器的指標要求往往較高。定向耦合器的主要指標有、工作頻段、插入損耗、耦合度、方向性、隔離度等。在定向耦合器的實際設計中，一般都是根據其應用場景給定耦合度及工作帶寬，在此基礎上優化設計其他參數，一般要求插入損耗要小，方向性要高，隔離度要大。定向耦合器從器件類型上大體可以分為基于波導器件的及基于微帶器件的兩大類，其中基于微帶器件的定向耦合器一般采用平行耦合線進行設計?，F有的基于微帶線的寬帶定向耦合器設計方法有：1)基于交叉耦合線的設計，此種設計方法將耦合線放置到多層電介質中；2)基于平行耦合線的設計，此種設計方法將全部微帶電路在一層電路板上實現；3)采用多個耦合器進行交叉級聯方法。以上幾種方式中，不同段耦合線之間需要較為明顯的過渡段，這些過渡段的存在導致理論計算及分析結果與實際系統存在不符，進而引起耦合度在所設計頻段內波動變大，方向性實際制作結果偏離理論計算等問題。專利CN202759011U設計了一種三節空氣帶狀線電橋，如圖1所示，通過將一對耦合板的中間段相向突出并相互重合形成強耦合區，實現了不需要太高的耦合精度即可實現強耦合，在耦合板的邊緣設置缺口或者突起，使電橋腔體內的電磁場不再均勻分布，增強了電橋的隔離。此方法在一定程度上改善了系統耦合度及方向性等指標，但是由于僅僅采用空氣作為電介質，使強耦合與弱耦合節之間的設計參數差異較大，而且隨著節數的增加，這種差異導致實現的難度越來越大。與專利CN103367855A中，設置不同節的耦合線到參考地的距離不等，這種方式可以使不同節的耦合線的間隔不變，但不同節的耦合線本身的寬度不同，依然會導致耦合度波動及方向性不高，使耦合器的耦合精度降低。
技術實現思路
針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種寬帶定向耦合器。一種寬帶定向耦合器，由依次連接的多個耦合段組成，其中耦合段包括共面設置的兩條耦合帶線以及位于耦合帶線上方的上部電介質、位于耦合帶線下方的下部電介質；同一耦合段中兩節耦合帶線相互平行設置，且尺寸相同；同一耦合段中，上部電介質與下部電介質的大小、材質相同；不同耦合段中的耦合帶線分別首末相連，且在同一平面上；相鄰兩個耦合段中，耦合帶線寬度差與任一條耦合帶線的寬度的比值不大于3％；耦合帶線的間距差與任意一組耦合帶線的間距的比值不大于3％。進一步的，定向耦合器由N個耦合段組成，N為大于1的奇數，其中N個耦合段中的耦合帶線依次共面連接，且以最中間的耦合段為對稱中心，相互對稱的兩個耦合段的尺寸及材質相同。進一步的，定向耦合器包括三個耦合段，耦合段分別為第一耦合段、第二耦合段、第三耦合段，其中：第一耦合段包括第一組耦合帶線以及第一上部電介質、第一下部電介質；第二耦合段包括第二組耦合帶線以及第二上部電介質、第二下部電介質；第三耦合段包括第三組耦合帶線以及第三上部電介質、第三下部電介質；第一組耦合帶線、第二組耦合帶線、第三組耦合帶線依次共面連接，成為兩條等間距的長節耦合線；第一上部電介質、第二上部電介質、第三上部電介質分別位于第一組耦合帶線、第二組耦合帶線、第三組耦合帶線的上方；第一下部電介質、第二下部電介質、第三下部電介質分別位于第一組耦合帶線、第二組耦合帶線、第三組耦合帶線的下方；第一耦合段與第三耦合段的大小以及材質相同，第一耦合段與第二耦合段的大小以及材質不同。進一步的，第一耦合段與第二耦合段中，第一上部電介質的厚度小于第二上部電介質的厚度。進一步的，耦合段中耦合帶線的電長度為中心工作頻率的四分之一波長。進一步的，耦合段中的上部電介質的上表面、下部電介質的下表面均覆銅，且相鄰兩個耦合段之間由于電介質高度不同引起的側面覆銅。本專利技術的一種寬帶定向耦合器，具有以下有益效果：本專利技術在設置不同節耦合段的上部電介質與下部電介質厚度之和不等的同時，在不同節耦合段采用不同介電常數的電介質，保證了不同節的耦合帶線間隔近似相同，不同節的耦合帶線自身的寬度也近似相同。通過這種設計方法使定向耦合器各個耦合段之間耦合帶線的連續性更佳，有效地減小了耦合器的耦合度的波動范圍，使耦合器的信號傳輸效果更好，精度更高。附圖說明為了更清楚的說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。圖1為現有技術中一種空氣帶狀線電橋結構示意圖；圖2為本專利技術的一種寬帶定向耦合器的第一個實施例結構圖；圖3為本專利技術的一種寬帶定向電橋的耦合段結構圖；圖4為本專利技術的一種寬帶定向電橋的耦合段尺寸標注圖；圖5為本專利技術的一種寬帶定向耦合器的第二個實施例結構圖；圖6為本專利技術的一種寬帶定向耦合器的第二個實施例仿真圖；圖7為本專利技術的一種寬帶定向耦合器的第三個實施例結構圖；圖8為本專利技術的一種寬帶定向耦合器的第三個實施例仿真圖；圖中：1-耦合段、11-第一耦合段、12-第二耦合段、13-第三耦合段、14-第四耦合段、15-第五耦合段、2-耦合帶線、21-第一組耦合帶線、22-第二組耦合帶線、23-第三組耦合帶線、24-第四組耦合帶線、25-第五組耦合帶線、3-上部電介質、31-第一上部電介質、32-第二上部電介質、33-第三上部電介質、34-第四上部電介質、35-第五上部電介質、4-下部電介質、41-第一下部電介質、42-第二下部電介質、43-第三下部電介質、44-第四下部電介質、45-第五下部電介質。具體實施方式下面將結合本專利技術中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通的技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本專利技術的保護范圍。如圖2所示，為本專利技術第一個實施例的一種寬帶定向耦合器，由依次連接的多個耦合段1組成，如圖3所示，每個耦合段1包括共面設置的兩條耦合帶線2以及位于耦合帶線2上方的上部電介質3、位于耦合帶線2下方的下部電介質4。兩條耦合帶線2相互平行放置，其寬度與長度均相等，耦合帶線2的電長度為中心工作頻率的四分之一；上部電介質3與下部電介質4的大小以及材質均相同。多個耦合段1依次連接組成的定向耦合器中，不同耦合段1中的耦合帶線2分別首末相連，且在同一平面上；相鄰兩個耦合段1中，耦合帶線2寬度差與任一條耦合帶線2的寬度的比值不大于3％，耦合帶線2的間距差與任意一組耦合帶線2的間距的比值不大于3％，即相鄰兩個耦合段1中的耦合帶線2寬度近似相等，耦合帶線2之間的間距也近似相等。相鄰兩個耦合段1中，耦合帶線2的寬度以及耦合帶線2的間距越接近，則耦合段1之間的過渡段越小，定向耦合器的耦合度與方向性的波動也會越小，可以明顯降低耦合段1之間的不連續性帶來的突變響應。如圖4所示，由于耦合帶線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬帶定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器由依次連接的多個耦合段組成，其中：所述耦合段包括共面設置的兩條耦合帶線以及位于所述耦合帶線上方的上部電介質、位于所述耦合帶線下方的下部電介質；同一所述耦合段中兩節所述耦合帶線相互平行設置，且尺寸相同；同一所述耦合段中，所述上部電介質與所述下部電介質的大小、材質相同；不同所述耦合段中的所述耦合帶線分別首末相連，且在同一平面上；相鄰兩個所述耦合段中，所述耦合帶線寬度差與任一條所述耦合帶線的寬度的比值不大于3％；所述耦合帶線的間距差與任意一組所述耦合帶線的間距的比值不大于3％。

【技術特征摘要】
1.一種寬帶定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器由依次連接的多個耦合段組成，其中：所述耦合段包括共面設置的兩條耦合帶線以及位于所述耦合帶線上方的上部電介質、位于所述耦合帶線下方的下部電介質；同一所述耦合段中兩節所述耦合帶線相互平行設置，且尺寸相同；同一所述耦合段中，所述上部電介質與所述下部電介質的大小、材質相同；不同所述耦合段中的所述耦合帶線分別首末相連，且在同一平面上；相鄰兩個所述耦合段中，所述耦合帶線寬度差與任一條所述耦合帶線的寬度的比值不大于3％；所述耦合帶線的間距差與任意一組所述耦合帶線的間距的比值不大于3％。2.根據權利要求1所述的一種寬帶定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器由N個耦合段組成，N為大于1的奇數，其中：N個所述耦合段中的所述耦合帶線依次共面連接，且以最中間的所述耦合段為對稱中心，相互對稱的兩個所述耦合段的尺寸及材質相同。3.根據權利要求2所述的一種寬帶定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器包括三個所述耦合段，所述耦合段分別為第一耦合段、第二耦合段、第三耦合段，其中：所述第一耦合段包括第一組耦合帶線以及第一上部電介質、第一下部電介質；所述第二耦合段包括第二組耦合帶線以及第二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬延軍，李國民，朱代先，閆紅梅，劉曉佩，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61