[实用新型]一种覆盖VLF-VHF频段的宽带大功率定向耦合器

说明书

本实用新型公开了一种覆盖VLF‑VHF频段的宽带大功率定向耦合器，主要解决现有定向耦合器在低频覆盖时损耗增加、功率容量有限的问题。该定向耦合器包括带有铁氧体磁芯的第一同轴传输线，连接于第一同轴传输线两端且电路结构关于第一同轴传输线中部对称的两个取样比较电路，以及与取样比较电路相连的主功率通道和耦合功率输出通道。通过上述设计，本实用新型采用同轴传输线和集总参数电阻电容组成的混合电路，利用同轴传输线的内外导体电流相反特性，进行对应的取样比较电路的拓扑设计，补偿和减少电阻的寄生参量，使得该定向耦合电路可方便地接入射频微波通信、测试系统中，起到监测和保护的作用。

技术领域

本实用新型涉及一种定向耦合器，具体地说，是涉及一种覆盖VLF-VHF频段的宽带大功率定向耦合器。

背景技术

宽带大功率定向耦合器是射频微波通信、测试等系统的重要组成部分，主要用于测量系统中通过的正、反向功率，常常接在大功率发射机之后，辐射天线、被试设备之前。通过对正反两个方向信号的读取，可以得到系统中实际传输信号的大小、反射功率的大小、系统负载情况、发射机与天线阻抗匹配的状态、系统电连接的情况等信息。对于系统的实时监测与控制、运行安全至关重要。

定向耦合器分为集总参数和分布参数两大类。典型电路如图1所示。

目前获得宽带特性最主要的方式是通过四分之一波长节进行多级级联，设计时采用奇偶模分析法获得多级的耦合系数和对应的特性阻抗。这种方式在射频微波频段比较合适，因其物理长度较短，如1GHz-2GHz，2GHz-6GHz，四分之一波长在厘米级别，当工作频率的低端降至100MHz以下时，这种方式的局限性是体积变得不太现实，如30MHz的四分之一波长是7.5米。于是出现了两种解决方案，一种是采用多层印制板，将电路折叠；另一种是放弃四分之一波长，采用八分之一或者更短的电长度进行综合设计，这两种方式都有其局限，如折叠电路法的损耗增加、功率容量有限、整体电路厚度的增加等，综合设计法的耦合度曲线不平坦、耦合方向性变差、需要大量复杂外围补偿电路、反复的设计迭代工作等。通过这两种方法，可以研制出工作在1MHz-100MHz、 30MHz-1GHz的定向耦合器，通过功率可达1kW。但是，当频率低端继续下降到kHz、通过功率继续提升时，这两种方式均难以满足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种覆盖VLF-VHF频段的宽带大功率定向耦合器，主要解决现有定向耦合器在低频覆盖时损耗增加、功率容量有限的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种覆盖VLF-VHF频段的宽带大功率定向耦合器，包括带有铁氧体磁芯的第一同轴传输线，连接于第一同轴传输线两端且电路结构关于第一同轴传输线中部对称的两个取样比较电路，以及与取样比较电路相连的主功率通道和耦合功率输出通道；所述取样比较电路包括内导体与第一同轴传输线内导体相连的第二同轴传输线，连接于第一同轴传输线和第二同轴传输线的外导体之间的采样电阻R3，并联于采样电阻R3两端的补偿电容C2，与采样电阻R3、补偿电容C2、第一同轴传输线外导体的公共端相连的电阻R2，与电阻R2的另一端相连的采样电阻R1、电阻R4，以及并联于采样电阻R1两端的补偿电容C1；其中，采样电阻R1的另一自由端与第二同轴传输线的内导体另一端相连，第二同轴传输线的外导体另一端接地，主功率通道与采样电阻R1和第二同轴传输线的内导体的公共端相连，耦合功率输出通道与电阻R4的另一自由端相连。

进一步地，两个所述取样比较电路中的主功率通道分别为主功率输入通道和主功率输出通道，且取样比较电路中对应的耦合功率输出通道分别为正向耦合功率输出通道和反向耦合功率输出通道。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：