[发明专利]一种小型化可阻带选择微带3dB耦合器设计方法

说明书

本发明属于微波射频技术领域，具体涉及一种小型化可阻带选择微带3dB耦合器设计方法。包括如下步骤：根据微带3dB耦合器的实际使用条件，确定所述微带3dB耦合器工作的工作频点f₀，以及低通频率范围和阻带范围；根据所述微带3dB耦合器的阻带范围，依据滤波器可对应实现的阻带范围以及尺寸大小，分别对各枝节微带滤波器进行初步选型；通过电学仿真调节微带滤波器参数，使各枝节输入输出阻抗满足要求；通过实物仿真微带滤波器在各枝节的等效电长度，并且分别计算得到各枝节中相应微带线的电长度；进行整体实物仿真。本发明在实现小型化，而且可增加阻带选择功能同时，无需添加额外器件，只需要使用简单的微带分布电路即可，保证了在电路实现中的简便性。

技术领域

本发明属于微波射频技术领域，具体涉及一种小型化可阻带选择微带3dB耦合器设计方法。

背景技术

微带3dB耦合器由两段电长度为λ/4、特性阻抗为的微带枝节，和两段电长度为λ/4、特性阻抗为Z₀的微带枝节组成。运用此方法设计的微带3dB耦合器，微带环形耦合器在3GHz以下频段工作时体积大，而且无法进行阻带选择，实际使用中存在缺陷。

针对该问题，本发明提出了使用微带滤波器配合微带线的新型枝节替代微带3dB耦合器电长度λ/4枝节的方法。此方法的优点是滤波器配合微带线的新型枝节，由于滤波器结构的存在，可对工作频段的阻带选择，相当于在微波射频器件微带3dB耦合器后端串入一个滤波器，实现了滤波器和耦合器设计的融合。由于滤波器的相移，这种采用滤波器的新型枝节在物理上比原有λ/4和3λ/4枝节方案有大大缩短，缩短程度取决于所选滤波器的相移能力。采用此方法设计出的微带3dB耦合器不仅能实现小型化，而且可增加阻带选择功能。

发明内容

本发明的目的是：提出一种解决微带3dB耦合器体积大，无阻带选择的全新设计方法，在实现此功能的同时，无需添加额外器件，只需要使用简单的微带分布电路即可，此方法保证了在电路实现中的简便性。

本发明的技术方案：为了实现上述目的，提出一种新型微带小型化低通3dB耦合器设计方法，采用微带滤波器配合微带线的新型枝节分别等效为电长度为λ/4、特性阻抗为的枝节，和电长度为λ/4、特性阻抗为Z₀的枝节，替代原有微带3dB耦合器中的电长度为λ/4、特性阻抗为的枝节，和电长度为λ/4、特性阻抗为Z₀的枝节，具体包括：

步骤1：根据微带3dB耦合器的实际使用条件，确定所述微带 3dB耦合器工作的工作频点f₀，并确定所述微带3dB耦合器的低通频率范围和阻带范围；所述微带3dB耦合器阻带范围的起始频率大于 1.5f₀；

步骤2：确定所述微带3dB耦合器在实际电路板中的面积要求S，采用以下公式计算得到其内部包含的每个枝节的物理长度L：

步骤3：根据所述微带3dB耦合器的阻带范围，依据滤波器可对应实现的阻带范围以及尺寸大小，分别对所述微带3dB耦合器中电长度为λ/4，特性阻抗为的枝节以及所述微带3dB耦合器中电长度为λ/4，特性阻抗为Z₀的枝节中的微带滤波器进行初步选型；在选型时，所选微带滤波器阻带范围必须满足所述微带3dB耦合器的阻带范围要求，同时，所选微带滤波器的物理长度、宽度均应小于 L/2；

在完成初步选型后，需要对所选微带滤波器进行电学仿真验证，仿真其可实现的阻带范围，如果阻带范围满足所述微带3dB耦合器的阻带范围要求，则进入步骤4；如果不满足要求，则需要重新对微带滤波器选型；

步骤4：通过电学仿真调节微带滤波器参数，使所述微带3dB耦合器中电长度为λ/4，特性阻抗为的枝节的输入阻抗和输出阻抗满足使所述微带3dB耦合器中电长度为λ/4，特性阻抗为Z₀的枝节的输入阻抗和输出阻抗满足Z₀；如果不满足，则需重新返回步骤3进行微带滤波器选型；