[发明专利]一种基于复合传输线结构的小型化混合环

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及微波器件，具体涉及一种新型小型化混合环。 

背景技术

混合环是微波系统中常用的器件，用于微波功率的分配或合成。传统的微带结构混合环如图1所示，包括一个圆环形微带线和四条相同尺寸的输入/输出端口微带线1-1、1-2、1-3和1-4，所述四条输入/输出端口微带线位于介质板表面；所述四条输入/输出端口微带线1-1、1-2、1-3和1-4与圆环形微带线相连并处于圆环形微带线的直径延长线上，其中输入/输出端口微带线1-2和1-3与圆环形微带线的连接点将圆环形微带线分成两个半圆弧微带线，而输入/输出端口微带线1-1和1-4将其中的一个半圆弧微带线均分成三段圆弧微带线。所述四条输入/输出端口微带线的特性阻抗为50欧姆，所述圆环形微带线中任意一条圆弧微带线的特性阻抗为 欧姆。在输入/输出端口1-2和1-3之间的半圆弧微带线长度为四分之三导波波长，即产生270°的相移；其他相邻两个端口之间圆弧微带线的长度为四分之一导波波长，即产生90°的相移。 

上述混合环作为功分器使用时，从端口1-1输入的待功分信号分成两路，分别沿长弧和短弧两路达到端口1-3时，由于路径长度的不同，这两路信号产生180°的相位差，从而互相抵消，从而在1-3端口处实现隔离的目的；最终，待功分信号从端口1-2和1-4输出两路等幅同相的功分信号。同理，从端口1-4输入的待功分信号分成两路，分别沿长弧和短弧两路达到端口1-2时，由于路径长度的不同，这两路信号产生180°的相位差，从而互相抵消，从而在1-2端口处实现隔离的目的；最终，待功分信号从端口1-1和1-3输出两路等幅同相的功分信号。 

上述混合环作为功率合成器使用时，两路等幅同相信号分别从端口1-2和1-4输入，在端口1-3处实现隔离，在端口1-1处合成输出；同理，两路等幅同相信号分别从端口1-1和1-3输入，在端口1-2处实现隔离，在端口1-4处合成输出。 

上述混合环受微带线的相位-长度线性变化的特性限制，使得器件尺寸较大，不利于多器件的集成；同时，由于端口1-2和1-3之间的半圆弧微带线的侧向辐射、干扰现象比较严重，使得器件中的半圆弧微带线会造成较大的能量损失或引入外界噪声。 

发明内容

本发明提供一种基于复合传输线结构的小型化混合环，该混合环在传输特性不变的前提下能够降低其结构尺寸，降低信号能量的侧向泄漏，防止对旁侧电路的干扰；同时也能够抑制旁侧电路对该混合环的干扰。 

本发明提供的基于复合传输线结构的小型化混合环，其实质是采用一段直线形270°相移复合微带线来替代传统混合环中的一个半圆弧270°相移微带线，而直线形270°相移复合微带线的主体结构为半封闭式左右手复合传输线。 

本发明技术方案如下： 

一种基于复合传输线结构的小型化混合环，如图2所示，包括介质基板和位于介质基板表面的混合环图形结构。所述混合环图形结构包括一段半圆弧形270°相移微带线和一段直线形270°相移复合微带线以及四条相同尺寸的输入/输出端口微带线C11、C12、C13和C14；所述直线形270°相移复合微带线与所述半圆弧形270°相移微带线首尾相连，形成一个闭合半圆环形状。所述直线形270°相移复合微带线与所述半圆弧形270°相移微带线首尾相连，形成一个闭合半圆环形状；所述第一、第四输入/输出端口微带线C11和C14与半圆弧形270°相移微带线相连，其中两个连接点将半圆弧形270°相移微带线均分成三段90°相移微带线；所述第二、第三输入/输出端口微带线C12和C13分别与半圆弧形270°相移微带线和直线形270°相移复合微带线的两个连接点相连。所述四条输入/输出端口微带线的特性阻抗为50欧姆，所述半圆弧形270°相移微带线的特性阻抗为 欧姆，所述直线形270°相移复合微带线的特性阻抗为 欧姆。 

所述直线形270°相移复合微带线包括一段复合传输线A1，所述复合传输线A1两端分别通过一段连接微带线A21或A22与所述半圆弧形270°相移微带线两端相连。 

所述复合传输线A1为半封闭式左右手复合传输线(如图3所示)，由至少两个以上的左右手复合传输线单元串联而成。每个左右手复合传输线单元包括两条平行的接地金属带A13和一个交指电容A11；所述交指电容A11位于两条平行的接地金属带A13之间，交指电容A11两端分别通过一个金属贴片A12与两条平行的接地金属带A13相连；每条接地金属带A13通过一排周期金属化过孔与介质板背面的金属接地板相连。