[发明专利]一种端接等复阻抗横跨定向耦合器

说明书

本发明公开了种端接等复阻抗的横跨定向耦合器，具体方案为：包括平行耦合线、并联短路线、跨接电容和四个等复阻抗输入/输出端口；所述平行耦合线包括第一耦合线和第二耦合线；所述并联短路线包括第一段并联短路线、第二段并联短路线、第三段并联短路线、第四段并联短路线、第五段并联短路线和第六段并联短路线。本装置可以实现任意复数输入/输出阻抗，同时可实现任意的功分比。由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种端接等复阻抗的横跨定向耦合器，具有易加工、体积小和低成本的特点，适于广泛推广。

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种微波器件，具体为一种端接等复阻抗横跨定向耦合器。

背景技术

定向耦合器是一种用来分配或合成微波信号功率并具有定向耦合特性的微波/毫米波器件，被应用于信号的提取、功率的监测、源输出功率稳幅、传输和反射的扫频测试等。微带定向耦合器是一种平面结构的定向耦合器，可由印制电路板技术实现，具有体积小、易集成等特点。按照隔离端口相对于输入端口的位置，微带定向耦合器可分为同向、反向和横跨三种定向耦合器，具体为：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。

微带横跨定向耦合器具有低成本、易加工、体积小的特点，同时由于其耦合端和直通端在一条传输线上，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。但微带横跨定向耦合器与微波系统中的其他元件连接时，需要阻抗匹配电路(例如，低噪声放大器中三极管或场效应管的输入/输出阻抗为复阻抗，与横跨定向耦合器连接时，需要插入匹配电路)，增加了电路的复杂度，增大了体积和损耗。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种端接等复阻抗的横跨定向耦合器，具体方案为：包括平行耦合线、并联短路线、跨接电容和四个等复阻抗输入/输出端口；

所述平行耦合线包括第一耦合线和第二耦合线；所述并联短路线包括第一段并联短路线、第二段并联短路线、第三段并联短路线、第四段并联短路线、第五段并联短路线和第六段并联短路线；

所述第一段并联短路线与第一耦合线的一端连接，第二段并联短路线与第一耦合线的中部连接，第三段并联短路线与第一耦合线的另一端连接，所述第四段并联短路线与第一耦合线的一端连接，第五段并联短路线与第一耦合线的中部连接，第六段并联短路线与第一耦合线的另一端连接；所述并联短路线所包含的每个并联短路线的特性阻抗相同，其中第一、三、四、六段并联短路线的电长度相同，第二、五段并联短路线的电长度相同。

进一步的，该横跨定向耦合器的四个等复阻抗输入/输出端口接任意复数阻抗。

进一步的，所述并联短路线的特性阻抗与第一耦合线、第二耦合线的偶模特性阻抗相同。

进一步的，该横跨定向耦合器的端口复阻抗由并联短路线和跨接电容决定。

一种端接等复阻抗横跨定向耦合器的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：将偶模激励下的传输矩阵代入功分比表达式中，以并联短路线(21、23、24、25)的电长度θ₂和并联短路线(22、25)的电长度θ₃作为自由变量，得到平行耦合线(1)的偶模特性阻抗Z_1e的表达式为：