[发明专利]一种宽带的双频耦合器

说明书

本发明公开了一种双频耦合器和宽带的双频耦合器，属于多频耦合器领域。其中双频耦合器和宽带的双频耦合器是由一节或多节对称阶梯阻抗平行耦合线构成。所述对称阶梯阻抗平行耦合线是由三段平行耦合线级联而成的；其中首段和末段具有相同的电长度和奇偶模特性阻抗，中段具有不同的奇偶模特性阻抗，中段的电长度可以等于或不等于首段的电长度，并且三段总电长度在较低的工作频段处小于等于四分之一波长。基于对称阶梯阻抗平行耦合线的双频耦合器和宽带的双频耦合器实现了频率比可调，且易于获得较大的频率比；任意耦合系数，较小的体积，同时该结构易于级联和实现宽带特性并且在低频带中获得了多倍频带宽。

技术领域

本发明涉及多频耦合器领域。

背景技术

随着无线通讯系统迅猛发展，各种通信标准不断涌现，如GSM，DCS，TD-SCDMA，WCDMA，CDMA2000，TD-LTE等等。为了减小基站和移动终端的体积并改善射频性能，多频多模的射频系统的发展受到了关注。对应于这种趋势，多频微波元件的发展显得特别重要。

双频耦合器用于构造多种双频电路和系统，并且可以适用于两个不同的工作频段，具有结构简单、耦合度可以任意给定且尺寸较小的优点。

传统的耦合器分为分支线耦合器、混合环耦合器和平行线(即耦合线)耦合器，它们的两个输出端口之间分别有90度、180度和90度的相位差。在过去的十年中，双频分支线型和混合环型耦合器已经有大量的研究和实现方案。这些双频耦合器大多是通过使用双频阻抗变换器构建而成的。例如，通过在一段传输线的中间加载短截线可以实现T形双频阻抗变换器，在一段传输线两端分别加载短截线可以实现Pi型双频阻抗变换器，双频分支线型和混合环型耦合器可以由多个双频阻抗变换器构建而成。

尽管人们已经提出多种双频分支线耦合器和双频混合环耦合器，但是大多仅可以获得3dB的耦合度。耦合度为任意值的双频耦合器的解决方案比较少。

目前已有平行耦合线双频耦合器，其中使用三段平行耦合线级联，在两个级联处共引出双频平行耦合器的四个端口。这种双频耦合器可以实现任意的耦合度，但是适用于频率比不高(一般小于4)的情况。这种平行耦合器的奇模和偶模电路分别是一个Pi型阻抗变换器。由于端口的位置的限制，很难通过多节级联的方式实现工作带宽的拓宽。

本发明所述的双频耦合器和宽带双频耦合器使用对称阶梯阻抗耦合线和其级联结构实现，频率比在5以上，并且无理论上限。这种对称阶梯阻抗耦合线易于级联，通过多个对称阶梯阻抗平行耦合线级联，可以获得宽带双频耦合器，其低频段可以获得多倍频带宽，同时在高频段可获得与低频段相同的绝对带宽。本发明所述的双频耦合器和宽带双频耦合器电路结构简单，并且相比于传统的四分之一波长和多个四分之一波长级联的平行线耦合器，具有更短的电长度。

发明内容

本发明针对现有的双频耦合器技术存在的缺陷，而提出一种基于对称阶梯阻抗平行耦合线的双频耦合器和宽带双频耦合器，以解决耦合度不可控、频率比小、体积大、不易级联、带宽窄等问题。

双频耦合器是由一段对称阶梯阻抗平行耦合线构成；宽带双频耦合器是由多节对称阶梯阻抗平行耦合线级联而成。所述的对称阶梯阻抗平行耦合线是由三段阶梯阻抗平行线级联构成的；其中首段和末段具有相同的电长度和奇偶模特性阻抗，中段具有不同的奇偶模特性阻抗，并且中间段的电长度可以等于或不等于首段或末段的电长度。所述的对称阶梯阻抗平行耦合线的总电长度在f₁(较低的工作频段)处小于等于四分之一波长。

技术效果：

1.本发明所述的双频耦合器采用了对称阶梯阻抗平行耦合线，实现了大频率比，并且频率比理论上无上限。

2.相比于双频分支线耦合器和双频混合环耦合器，本发明所述的双频耦合器实现了任意耦合系数，并且电路结构简单，有效的减小了体积。

3.本发明所述的双频耦合器，端口位置较方便，可实现多节级联，实现较宽的带宽。