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1、10申请公布号CN104064847A43申请公布日20140924CN104064847A21申请号201410313032722申请日20140702H01P5/1820060171申请人大连海事大学地址116026辽宁省大连市高新区凌海路1号72发明人刘宏梅房少军74专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人范烁李洪福54发明名称一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器57摘要本发明公开了一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，包括介质基板；所述介质基板上设置有平行耦合微带线、跨接电容、第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路、给第一耦合度调谐电路供电的第一供电电路、给第二耦合度调谐电。
2、路供电的第二供电电路、以及与所述平行耦合微带线两端相连接的4个输入/输出微带线；所述第一耦合度调谐电路和第一供电电路均连接所述第一微带线；所述第二耦合度调谐电路和第二供电电路均连接所述第二微带线；所述第一耦合度调谐电路包括至少一个耦合度调谐支路，该耦合度调谐支路包括开关二极管、调谐电感、偏置电阻和隔直电容；本发明能够完成耦合度随调谐电感的电感值不同而改变，实现耦合度可调谐。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图4页10申请公布号CN104064847ACN104064847A1/2页21一种耦合度可调谐微带横跨。
3、定向耦合器，其特征在于包括介质基板1；所述介质基板1上设置有平行耦合微带线2、跨接电容、第一耦合度调谐电路3和第二耦合度调谐电路4、给第一耦合度调谐电路3供电的第一供电电路5、给第二耦合度调谐电路4供电的第二供电电路6、以及与所述平行耦合微带线2两端相连接的4个输入/输出微带线7；所述平行耦合微带线2包括相互平行的第一微带线8和第二微带线9；所述跨接电容置于所述第一微带线8和所述第二微带线9之间；所述第一耦合度调谐电路3和第一供电电路5均连接所述第一微带线8；所述第二耦合度调谐电路4和第二供电电路6均连接所述第二微带线9；所述第一供电电路5包括直流电压源和扼流电感；所述第一耦合度调谐电路3包括。
4、至少一个耦合度调谐支路10，该耦合度调谐支路10包括开关二极管、调谐电感、偏置电阻和隔直电容；所述开关二极管阴极通过调谐电感连接所述偏置电阻一端和所述隔直电容一端；所述偏置电阻另一端可与所述直流电压源负极连接；所述隔直电容另一端接地；所述扼流电感一端连接所述直流电压源正极，另一端连接所述开关二极管阳极，所述扼流电感和所述开关二极管的相接点通过隔直电容连接所述第一微带线8；所述第二供电电路6与所述第一供电电路5结构相同；所述第二耦合度调谐电路4与所述第一耦合度调谐电路3结构相同。2根据权利要求1所述的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，其特征在于所述耦合度调谐支路10还包括旁路电容，该旁路电容一。
5、端与所述直流电压源负极相连接，另一端接地。3根据权利要求1所述的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，其特征在于所述跨接电容有3个，分别置于所述平行耦合微带线2的两端和中部。4根据权利要求1所述的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，其特征在于当第一耦合度调谐电路3和第二耦合度调谐电路4均包括一个耦合度调谐支路10时，通过更换所述调谐电感来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度。5根据权利要求1所述的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，其特征在于当第一耦合度调谐电路3和第二耦合度调谐电路4均包括两个以上耦合度调谐支路10时，各耦合度调谐支路10所包括的调谐电感的电感值不同，通过改变与第一供电电路5和第。
6、二供电电路6相连接的耦合度调谐支路10来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度。6根据权利要求4或5所述的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，其特征在于根据公式实现所述微带横跨定向耦合器的耦合度的调节；权利要求书CN104064847A2/2页3其中，K为所述微带横跨定向耦合器的耦合度、ZCE为所述平行耦合微带线2的偶模阻抗值、为所述平行耦合微带线2的电长度、2F，F为所述微带横跨定向耦合器的中心频率、L为与第一供电电路5或第二供电电路6相连接的耦合度调谐支路10所包括的调谐电感的电感值、Z0为50欧姆。权利要求书CN104064847A1/6页4一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器技术领域0001。
7、本发明属于电子技术领域，涉及一种微波器件，具体为一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器。背景技术0002定向耦合器是在特定的频率范围内将输入信号功率按照特定比例分成两个输出信号的四端口微波器件，其主要功能有信号功率分配/合成、功率取样/检测、以及天线阵的馈电等。随着移动通信技术的发展，定向耦合器已经被广泛应用到混频器、滤波器、平衡功率放大器、移相器和天线阵系统等微波电路中。0003按照隔离端口相对于输入端口的位置，定向耦合器可分为同向、反向和横跨三种形式。具体地，如果输入端与直通端在同一条传输线上，耦合端与隔离端在另一条传输线上，且输入端与隔离端在同一侧，则构成同向耦合器；如果输入端与直通端在同一。
8、条传输线上，耦合端与隔离端在另一条传输线上，且输入端与耦合端在同一侧，则构成反向耦合器；如果输入端与隔离端在同一条传输线上，耦合端与直通端在另一条传输线上，且输入端与隔离端在同一侧，则构成横跨定向耦合器。0004其中，由微带线构成的平面电路定向耦合器是定向耦合器的一种实现形式，其由成熟的印制电路板技术实现，具有体积小、易于集成等特点，相比于其它结构的定向耦合器，更易与微波固体器件连接，广泛应用于军事通信系统、雷达系统和移动通信微波系统等传输、测试和定位相关领域，以及室内覆盖、WLAN和小区覆盖等系统中。同时，由微带线构成的横跨定向耦合器具有低成本、易加工和体积小的特点，且由于其耦合端和直通端在。
9、一条传输线上，故当微带横跨定向耦合器应用于微波电路时，能够避免电路交叉，并简化了电路布局，因此，随着BUTLER矩阵和平衡放大器的广泛研究与应用，微带横跨定向耦合器的研究受到了关注。另外，近年来，随着现代移动无线电通信标准的增加，需要前端微波器件能够在降低成本和减小整个电路体积的基础上，适应不断变化的环境，以及具有可重构性。发明内容0005本发明针对以上问题的提出，而研制一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器。0006本发明的技术手段如下0007一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，包括介质基板；所述介质基板上设置有平行耦合微带线、跨接电容、第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路、给第一耦合度调谐电。
10、路供电的第一供电电路、给第二耦合度调谐电路供电的第二供电电路、以及与所述平行耦合微带线两端相连接的4个输入/输出微带线；0008所述平行耦合微带线包括相互平行的第一微带线和第二微带线；所述跨接电容置于所述第一微带线和所述第二微带线之间；所述第一耦合度调谐电路和第一供电电路均连接所述第一微带线；所述第二耦合度调谐电路和第二供电电路均连接所述第二微带线；所述第一供电电路包括直流电压源和扼流电感；所述第一耦合度调谐电路包括至少一个耦合说明书CN104064847A2/6页5度调谐支路，该耦合度调谐支路包括开关二极管、调谐电感、偏置电阻和隔直电容；所述开关二极管阴极通过调谐电感连接所述偏置电阻一端和所。
11、述隔直电容一端；所述偏置电阻另一端可与所述直流电压源负极连接；所述隔直电容另一端接地；所述扼流电感一端连接所述直流电压源正极，另一端连接所述开关二极管阳极，所述扼流电感和所述开关二极管的相接点通过隔直电容连接所述第一微带线；所述第二供电电路与所述第一供电电路结构相同；所述第二耦合度调谐电路与所述第一耦合度调谐电路结构相同；0009进一步地，所述耦合度调谐支路还包括旁路电容，该旁路电容一端与所述直流电压源负极相连接，另一端接地；0010进一步地，所述跨接电容有3个，分别置于所述平行耦合微带线的两端和中部；0011进一步地，当第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路均包括一个耦合度调谐支路时，通过更。
12、换所述调谐电感来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度；0012进一步地，当第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路均包括两个以上耦合度调谐支路时，各耦合度调谐支路所包括的调谐电感的电感值不同，通过改变与第一供电电路和第二供电电路相连接的耦合度调谐支路来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度；0013进一步地，根据公式实现所述微带横跨定向耦合器的耦合度的调节；0014其中，K为所述微带横跨定向耦合器的耦合度、ZCE为所述平行耦合微带线的偶模阻抗值、为所述平行耦合微带线的电长度、2F，F为所述微带横跨定向耦合器的中心频率、L为与第一供电电路或第二供电电路相连接的耦合度调谐支路所包括的调谐电感的电感值、Z0。
13、为50欧姆。0015由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，能够完成耦合度随调谐电感的电感值不同而改变，实现耦合度可调谐，同时具有结构简单、低成本、易加工集成和可重构性的特点，适于广泛推广。附图说明0016图1是本发明所述微带横跨定向耦合器的结构示意图；0017图2是本发明所述微带横跨定向耦合器耦合度随调谐电感的电感值不同的测试曲线图；0018图3是本发明所述微带横跨定向耦合器回波损耗随调谐电感的电感值不同的测试曲线图；0019图4是本发明所述微带横跨定向耦合器隔离度随调谐电感的电感值不同的测试曲线图；说明书CN104064847A3/6页60020图5是本发明。
14、所述微带横跨定向耦合器输出端口相位差随调谐电感的电感值不同的测试曲线图。0021图中1、介质基板，2、平行耦合微带线，3、第一耦合度调谐电路，4、第二耦合度调谐电路，5、第一供电电路，6、第二供电电路，7、输入/输出微带线，8、第一微带线，9、第二微带线，10、耦合度调谐支路。具体实施方式0022如图1所示的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，包括介质基板1；所述介质基板1上设置有平行耦合微带线2、跨接电容、第一耦合度调谐电路3和第二耦合度调谐电路4、给第一耦合度调谐电路3供电的第一供电电路5、给第二耦合度调谐电路4供电的第二供电电路6、以及与所述平行耦合微带线2两端相连接的4个输入/输出微带。
15、线7；所述平行耦合微带线2包括相互平行的第一微带线8和第二微带线9；所述跨接电容置于所述第一微带线8和所述第二微带线9之间；所述第一耦合度调谐电路3和第一供电电路5均连接所述第一微带线8；所述第二耦合度调谐电路4和第二供电电路6均连接所述第二微带线9；所述第一供电电路5包括直流电压源和扼流电感；所述第一耦合度调谐电路3包括至少一个耦合度调谐支路10，该耦合度调谐支路10包括开关二极管、调谐电感、偏置电阻和隔直电容；所述开关二极管阴极通过调谐电感连接所述偏置电阻一端和所述隔直电容一端；所述偏置电阻另一端可与所述直流电压源负极连接；所述隔直电容另一端接地；所述扼流电感一端连接所述直流电压源正极，另。
16、一端连接所述开关二极管阳极，所述扼流电感和所述开关二极管的相接点通过隔直电容连接所述第一微带线8；所述第二供电电路6与所述第一供电电路5结构相同；所述第二耦合度调谐电路4与所述第一耦合度调谐电路3结构相同；进一步地，所述耦合度调谐支路10还包括旁路电容，该旁路电容一端与所述直流电压源负极相连接，另一端接地；进一步地，所述跨接电容有3个，分别置于所述平行耦合微带线2的两端和中部；进一步地，当第一耦合度调谐电路3和第二耦合度调谐电路4均包括一个耦合度调谐支路10时，通过更换所述调谐电感来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度；进一步地，当第一耦合度调谐电路3和第二耦合度调谐电路4均包括两个以上耦合度调。
17、谐支路10时，各耦合度调谐支路10所包括的调谐电感的电感值不同，通过改变与第一供电电路5和第二供电电路6相连接的耦合度调谐支路10来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度；进一步地，根据公式实现所述微带横跨定向耦合器的耦合度的调节；其中，K为所述微带横跨定向耦合器的耦合度、ZCE为所述平行耦合微带线2的偶模阻抗值、为所述平行耦合微带线2的电长度、2F，F为所述微带横跨定向耦合器的中心频率、L为与第一供电电路5或第二供电电路6相连接的说明书CN104064847A4/6页7耦合度调谐支路10所包括的调谐电感的电感值、Z0为50欧姆。0023本发明介质基板用于支撑平行耦合微带线、跨接电容、第一耦合度调。
18、谐电路、第二耦合度调谐电路、第一供电电路、第二供电电路、以及输入/输出微带线；所述输入/输出微带线为50欧姆，4个所述输入/输出微带线可尺寸相同；所述第一耦合度调谐电路和第一供电电路均通过隔直电容连接所述第一微带线，具体地，可连接所述第一微带线的中间位置；同样地，所述第二耦合度调谐电路和第二供电电路均通过隔直电容连接所述第二微带线，具体地，可连接所述第二微带线的中间位置；所述扼流电感一端连接所述直流电压源正极，另一端连接所述开关二极管阳极，所述扼流电感和所述开关二极管的相接点通过隔直电容连接所述第一微带线，通过扼流电感的设置，能够扼制交流信号；所述第一耦合度调谐电路包括的扼流电感和所述开关二极。
19、管的相接点通过隔直电容图1示出的电容C4连接所述第一微带线；所述第二耦合度调谐电路包括的扼流电感和所述开关二极管的相接点通过隔直电容图1示出的电容C15连接所述第二微带线，电容C4和电容C15能够保证耦合器的输入输出端口不会混入直流信号；所述跨接电容有3个，其中电容C1、电容C2和电容C3为跨接电容，且容值相等。0024本发明所述第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路均分别包括至少一个耦合度调谐支路，图1中示出了第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路分别包括了5个耦合度调谐支路；第二耦合度调谐电路与第一耦合度调谐电路结构相同，即第一微带线和第二微带线分别连接的耦合度调谐电路具有一致的结构，所述。
20、耦合度调谐支路包括开关二极管、调谐电感、偏置电阻和隔直电容；设定第一耦合度调谐电路所包括的5个耦合度调谐支路分别为耦合度调谐支路、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路、以及耦合度调谐支路，如图1所示，耦合度调谐支路包括开关二极管D1、调谐电感L2、偏置电阻R1和隔直电容C5；耦合度调谐支路包括开关二极管D2、调谐电感L3、偏置电阻R2和隔直电容C7；耦合度调谐支路包括开关二极管D3、调谐电感L4、偏置电阻R3和隔直电容C9；耦合度调谐支路包括开关二极管D4、调谐电感L5、偏置电阻R4和隔直电容C12；耦合度调谐支路包括开关二极管D5、调谐电感L6、偏置电阻R5和隔直电容C14；第一供。
21、电电路和第二供电电路结构相同，如图1所示，第一供电电路包括直流电压源DC1和扼流电感L1，第二供电电路包括直流电压源DC2和扼流电感L7；当第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路均包括一个耦合度调谐支路时，实际应用时可通过更换所述调谐电感来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度，当更换第一耦合度调谐电路的调谐电感时，同步更换第二耦合度调谐电路的调谐电感，更换后的第一耦合度调谐电路的调谐电感的电感值与更换后的第二耦合度调谐电路的调谐电感的电感值相同，以保证第一微带线和第二微带线分别连接的耦合度调谐电路具有一致的结构；当第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路均包括两个以上耦合度调谐支路时，如图1示出了。
22、第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路分别包括了5个耦合度调谐支路，实际应用时设置各耦合度调谐支路所包括的调谐电感的电感值不同，进一步地，通过改变与第一供电电路和第二供电电路相连接的耦合度调谐支路来调节所述微带横跨定向耦合器的耦合度，具体为将上述的耦合度调谐支路、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路或者耦合度调谐支路与第一供电电路连接，由于所述偏置电阻另一端可与所述直流电压源负极连接，具体可通过连接或断开偏置电阻另一端和所述直流电压源负极，进而实现耦合度调谐支路说明书CN104064847A5/6页8、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路或者耦合度调谐支路与第一供电电路连接。
23、或断开，同样地，第二耦合度调谐电路所包括的耦合度调谐支路也通过相同的方式，由于，第二耦合度调谐电路与第一耦合度调谐电路结构相同，即第二耦合度调谐电路中有效连接的耦合度调谐支路，与第一耦合度调谐电路有效连接的耦合度调谐支路所包括的调谐电感的电感值相同。进一步地，所述偏置电阻另一端和直流电压源负极可分别连接焊片或过孔，通过两个焊片或过孔之间是否设置有连接线，来实现所述偏置电阻另一端和直流电压源负极的连接或断开，当所述偏置电阻另一端和直流电压源负极分别连接过孔时，所述连接线置于所述介质基板的背面，图1示出的示意图中第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路分别包括了5个耦合度调谐支路，设定耦合度调谐支路。
24、、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路、耦合度调谐支路或者耦合度调谐支路分别与第一供电电路连接时，对应调谐电感的电感值为1NH、2NH、4NH、10NH、以及22NH，第二供电电路连接采用相同结构的耦合度调谐支路，另外，当第一供电电路和第二供电电路未接任何耦合度调谐支路时，对应调谐电感的电感值为NH，图2示出了本发明所述微带横跨定向耦合器耦合度随调谐电感的电感值不同的测试曲线图，所述不同耦合度通过设置具有不同电感值的调谐电感的耦合度调谐支路实现，第一耦合度调谐电路、第二耦合度调谐电路采用一致的结构，进而得到了6种耦合度的微带横跨定向耦合器，耦合器的中心频率取16GHZ，6种耦合度分别为07DB、12。
25、DB、19DB、30DB、40DB和51DB；图3是本发明所述微带横跨定向耦合器回波损耗随调谐电感的电感值不同的测试曲线图；图4是本发明所述微带横跨定向耦合器隔离度随调谐电感的电感值不同的测试曲线图；图5是本发明所述微带横跨定向耦合器输出端口相位差随调谐电感的电感值不同的测试曲线图；不同的调谐电感可对应上述不同的耦合度调谐支路，当第一耦合度调谐电路和第二耦合度调谐电路均包括一个耦合度调谐支路时，也可通过更换所述调谐电感来实现。0025本发明所述微带横跨定向耦合器的技术指标如下0026中心频率16GHZ0027可实现的耦合度不局限于此05DB、10DB、20DB、30DB、40DB、50DB；0。
26、028隔离度15DB0029回波损耗15DB0030输出端口相位差905。0031本发明提供的一种耦合度可调谐微带横跨定向耦合器，能够完成耦合度随调谐电感的电感值不同而改变，实现耦合度可调谐，同时具有结构简单、低成本、易加工集成和可重构性的特点，适于广泛推广；所述微带横跨定向耦合器的耦合度受耦合度调谐电路的控制，不需要重新设计电路，仅通过更改调谐电感的电感值即可达到实现耦合度调节的目的。0032本发明所述微带横跨定向耦合器，根据公式说明书CN104064847A6/6页9实现所述微带横跨定向耦合器的耦合度的调节；0033其中，K为所述微带横跨定向耦合器的耦合度、ZCE为所述平行耦合微带线的偶模。
27、阻抗值、为所述平行耦合微带线的电长度、2F，F为所述微带横跨定向耦合器的中心频率、L为与第一供电电路和第二供电电路的耦合度调谐支路包括的调谐电感的电感值、Z0为50欧姆、J为复数的虚部，ZCE、F、L均为已知参数，通过设计要求进行人为设定或选取。0034另外在设计天线前，可通过公式计算平行耦合微带线的奇模阻抗值ZCO，以及通过公式计算跨接电容的容值C,所述第一微带线和第二微带线的电长度可设置为所述微带横跨定向耦合器的中心频率所对应波长的1/4，进一步得出平行耦合微带线的电长度。0035以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。说明书CN104064847A1/4页10图1说明书附图CN104064847A102/4页11图2说明书附图CN104064847A113/4页12图3图4说明书附图CN104064847A124/4页13图5说明书附图CN104064847A13。