[发明专利]射频传输系统的定向耦合方法及耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种对射频传输中进行定向耦合的方法及其相应的耦合器。

背景技术

定向耦合器是微波传输中的一种重要器件，低耦合度的定向耦合器常用于功率检测 及驻波保护应用。对于微带平面电路实现的射频部件，其中的定向耦合器最方便及廉价 的实现方式是使用1/4波长微带平行耦合线。

根据耦合传输线理论，平行耦合线支持两种TEM波模式：偶模和奇模。偶模和奇模 的场结构不同，对非均匀的微带混合介质而言这意味着两种模的传播速度不相等，这导 致微带平行耦合线实现的定向耦合器方向性不好，尤其是对低耦合度的情况。

对于低射频应用，由于信号的波长很长，使用1/4波长微带平行耦合线因耦合区尺寸 过大没有实用意义，因此目前只能使用远远短于1/4波长的微带平行耦合线。其一方面 会导致带内耦合度随频率变化产生的波动增大，同时也因耦合口与隔离口距离减小降低 了方向性，导致了微带平行耦合线的方向性恶化。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种在射频传输系统中不基于奇、偶模工作原理的高 方向性定向耦合方法及相应的耦合器，使该耦合器具有小尺寸、高方向性定向耦合的特 点。

本发明射频传输系统的定向耦合方法，是由主传输线沿信号传输方向在具有电长度 为0°＜θ≤90°的间隔距离两端以相同方式分别对主传输线的总电压取样后得到取样 电压，将此取样电压经跨接于该两取样点间电长度为θ+180°的相位延迟传输电路延迟 后进行叠加得到对应的电压，该叠加后的对应电压分别与入射和反射电压成正比，从而 可以使混合在主传输线总电压中的入射电压和反射电压由不同的相位移被分离，实现定 向耦合功能。

由于本发明上述定向耦合方法的工作原理不是基于奇、偶模的，因此可以避开射频 系统中微带混合介质导致的方向性恶化问题。与微带平行耦合线不同，上述用于相位延 迟的传输电路并不需要与主传输线有耦合，因此其实现方式就可以非常灵活。例如，除 同样可以使用微带传输线外，对于低射频应用还可以使用同轴传输线或集中参数元件等 效传输线(如由电感和电容构成的与传输线有相同电性能的PI型低通滤波器电路)等方 式实现。同时，对上述主传输线总电压取样点的取样间距也可以远远小于1/4波长，从 而有利于使能实现该功能的电路和/或相应的耦合器得以小型化。

上述定向耦合方法中所说的以相同取样方式对主传输线上总电压进行取样，一般可 以通过具有相同特性参数的电压取样结构单元实现，例如具有相同特性参数的电阻性元 件、电感性元件或电容性元件等，其中以具有相同特性参数电容性元件最为理想。

基于本发明上述定向耦合方法的同样的工作原理，可以很容易地实现能应用于射频 传输系统的相应定向耦合器。

由此可以理解，本发明的耦合方法和/或相应的耦合器是一种不以耦合传输线理论为 基础的定向耦合方式，即是通过在主传输线上不同的两处位置进行总电压取样，取样电 压再经过一段适当相位延迟的传输线延迟处理后进行叠加从而把混和在总电压中的入射 电压和反射电压分离开以实现定向耦合器功能。因此能有效避免和解决了目前常规方式 定向耦合方式存在的问题，取得的方向性不会随耦合度降低而恶化，因而结构简单，所 占的电路面积可大大降低，非常有利于电路小型化，减小耦合器的尺寸和降低成本，非 常适合需要低耦合度、高方向性的功率及驻波检测应用。

以下通过由附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详 细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明 上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均 应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是基于本发明定向耦合方法的定向耦合器的工作原理示意图。

图2是实现图1工作原理的一种采用集中参数元件的定向耦合器结构示意图。

具体实施方式