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定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)及其設(shè)計(jì)

射頻學(xué)堂 ? 來(lái)源:射頻學(xué)堂 ? 2023-05-04 11:04 ? 次閱讀

我們?cè)诠Ψ制髟O(shè)計(jì)一文中,詳細(xì)敘述了功分器設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí),功分器主要實(shí)現(xiàn)功率的比例分配,但是很多時(shí)候,我們希望輸入信號(hào)能夠按照一定的相位和功率關(guān)系去分配,比如發(fā)射機(jī),收信機(jī)的工作狀態(tài)監(jiān)控,從而構(gòu)成混頻器,衰減器,移相器,功率放大器等等,這個(gè)功率混合電路就叫做定向耦合器。

No.1 定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)

定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)包括:工作頻帶,插入損耗,耦合度,方向性與隔離度。

工作頻帶:定向耦合器是一種微波元件,其任何工作特性都與其工作頻率相關(guān),只有當(dāng)工作頻率確定下來(lái)之后,才能設(shè)計(jì)出滿足工作頻帶內(nèi)要求的定向耦合器

插入損耗:主要是指主路輸出端與主路輸入端的信號(hào)功率比值,包括耦合損耗和導(dǎo)體介質(zhì)的熱損耗,當(dāng)然也包括反射損耗以及某些條件下的輻射損耗。

耦合度:描述耦合輸出端口與輸入端口信號(hào)的比例關(guān)系,通常用dB表示,耦合度越大,耦合端口輸出功率越小。耦合度的大小由定向耦合器的用途決定,通常3dB定向耦合器可用作信號(hào)的等比例分配;40dB以上的耦合器經(jīng)常用在信號(hào)的檢測(cè)上。

隔離度:描述主路輸入端口與耦合支路隔離端口關(guān)系,理想情況下,隔離端口無(wú)信號(hào)輸出,隔離度為無(wú)窮大;

方向性:描述耦合支路耦合端口和隔離端口的比例關(guān)系。方向性=耦合度-隔離度

定向耦合器的指標(biāo)我們可以根據(jù)定向耦合器的基本原理來(lái)解釋。定向耦合器作為一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò),其原理圖如下圖所示。信號(hào)輸入端口1 的功率為P1,信號(hào)輸出端口2 的功率為P2,信號(hào)耦合端口3的功率為P3,信號(hào)隔離端口4的功率為P4.

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那么定向耦合器的四大參數(shù)可以表示為:

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No.2 定向耦合器的分類(lèi)

我們知道了定向耦合器的基本參數(shù),那么對(duì)于常用的定向耦合器,根據(jù)其構(gòu)成可分為集總參數(shù)定向耦合器和分布參數(shù)定向耦合器;分布參數(shù)定向耦合器又可以依據(jù)其耦合方式和傳輸線的組成分成微帶定向耦合器,波導(dǎo)定向耦合器等等。

集總參數(shù)定向耦合器

集總參數(shù)定向耦合器就是由集總參數(shù)元器件構(gòu)成的定向耦合器,也就是由集總參數(shù)的電感電容組成的。下圖是集總參數(shù)組成的分支線定向耦合器。

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集總參數(shù)定向耦合器其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可根據(jù)電路性質(zhì)分為低通型(電路a)和高通型(電路b),其設(shè)計(jì)步驟如下:

1,確定定向耦合器的技術(shù)指標(biāo),包括耦合系數(shù)C,端口阻抗Z0和工作頻率f0。

2,將上述指標(biāo)參數(shù)帶入下列公式,直接計(jì)算,得到k,Z0s和Z0p:

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3,根據(jù)系統(tǒng)所需要,選用合適的電路模型——高通型/低通型,再套公式:

低通型:

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高通型:

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最后最好在仿真軟件里面再做一下仿真。。。

哦了。。。。。

看示例:

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看結(jié)果:

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分布參數(shù)定向耦合器

分布參數(shù)定向耦合器就是利用分布參數(shù)元器件構(gòu)成了,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是用各種傳輸線來(lái)做的一個(gè)四端口無(wú)源器件。從構(gòu)成來(lái)說(shuō)可分為分支線型和耦合線型。

分支線型

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耦合線型

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我們?cè)谥暗奈恼轮性敿?xì)學(xué)習(xí)過(guò)這兩種定向耦合器的性質(zhì),需要特殊注意的是,分支線的端口3是耦合端口,端口4是隔離端口,而耦合線型剛好相反。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),耦合線型有一個(gè)180°反向效應(yīng)。

3.1 分支線型定向耦合器

下圖是常見(jiàn)的一種分支線定向耦合器示意圖,由主線,副線和兩個(gè)耦合分支線構(gòu)成。主線,副線和分支線即可以有微帶線構(gòu)成,也可以由帶狀線,同軸線組成。常見(jiàn)的是微帶線型的分支線定向耦合器。

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所有定向耦合器的定向耦合特性都是由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的波或者波分量在耦合端口疊加,并在隔離端口相抵消而產(chǎn)生的。對(duì)于上圖的分支線定向耦合器,分支線的長(zhǎng)度和間距都是四分之一波長(zhǎng)。

那么我們首先來(lái)看一下它的定向性是怎么來(lái)的?

我們以上圖定向耦合器為例,分別看一下信號(hào)在定向耦合器的四個(gè)端口個(gè)是怎么工作的?

1,假設(shè)端口(1)為輸入端,信號(hào)有兩條路徑到端口(4),如下圖所示。第一條路徑的波程為四分之一波長(zhǎng),第二條路徑的波程為四分之三波長(zhǎng),波程差為二分之一波長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的相位差為180°。相位相反,互相抵消。當(dāng)兩路信號(hào)的幅度完全相等時(shí),完全抵消。那么端口(4)就是定向耦合器的隔離端

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2,那么端口(2)呢?似乎路徑與端口(4)完全一樣,兩路信號(hào)也是程180°的相位差,互相抵消。那么,當(dāng)端口(4)為隔離端時(shí),路徑A>B的信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于路徑A>D>C>B過(guò)來(lái)的信號(hào),那么這個(gè)抵消的部分,就是定向耦合器的耦合損耗。端口2把剩余的信號(hào)傳輸過(guò)去,這個(gè)就是直通端

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3,繼續(xù)看端口(3)。兩路信號(hào)到達(dá)C點(diǎn)的波程長(zhǎng)度一樣,都是二分之一波長(zhǎng),相互疊加,為耦合端

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耦合端的信號(hào)和直通端的信號(hào)的波程差為四分之一波長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的相位差為90°。這個(gè)定向耦合器就是90°定向耦合器

上面只是定性分析了一下分支線定向耦合器的工作原理。接下來(lái)我們對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。看看數(shù)學(xué)上說(shuō)不說(shuō)的過(guò)去?分析方法為耦合器常用的“奇偶模分析法”

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為了得到各個(gè)端口輸出波電壓的性質(zhì),那么我們假定端口(1)入射波電壓V1 =1 ,端口(4)入射波電壓 V4=0。

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奇模激勵(lì)下,分支線對(duì)稱面上的電壓等于零,等效為短路。偶模激勵(lì)下,分支線對(duì)稱面上的電流為零,等效為開(kāi)路。此時(shí)四端口網(wǎng)絡(luò)可以轉(zhuǎn)化成兩個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò),其中每個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)的端口電壓都是奇模激勵(lì)和偶模激勵(lì)兩種情況下端口電壓的疊加。

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然后經(jīng)過(guò)一系列等效,得到最終的阻抗關(guān)系為:

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抄不下去了,這是什么數(shù)學(xué)?記住下面兩個(gè)公式得了。(劃重點(diǎn)啦)

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好了,來(lái)個(gè)例子玩玩。

試設(shè)計(jì)一個(gè)3dB微帶雙分支定向耦合器,已知各端口微帶線特性阻抗均為50,中心頻率為5GHz,介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)εr=9.6,基板厚度h=0.8mm。

先算:按照上面圈里面的兩個(gè)公式,編程算一下:

C=3; %3dB
V3=sqrt(1/(10^(3/10)))
b=1/(sqrt(1-V3^2))
a1=b*V3
a2=a1
Z0=50;
Za1=Z0/a1
Za2=Z0/a2
Zb=Z0/b

最后得到Za1= 50Ohm,Za2= 50Ohm,Zb=35.4Ohm

然后根據(jù)微帶線的阻抗公式得出:

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接下來(lái),帶入到仿真軟件中看一下結(jié)果怎么樣吧。

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除了單支節(jié)分支線定向耦合器,還有多支節(jié)定向耦合器,工作帶寬相比單支節(jié)寬了很多。如下圖:

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3.2 耦合線定向耦合器

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如上圖所示,平行耦合線定向耦合器是由兩段靠的很近的,相互平行的傳輸線組成,一段作為信號(hào)的主傳輸線,另一端作為信號(hào)的耦合線。這個(gè)傳輸線既可以是微帶線,也可以是帶狀線。大功率,低損耗的耦合線定向耦合器常常由空氣腔體耦合帶狀線構(gòu)成,如下圖所示。

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定性分析

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上圖是一款常見(jiàn)的平行線定向耦合器,其耦合線長(zhǎng)度為L(zhǎng)。我們假設(shè)端口1是射頻信號(hào)的輸入口,端口2,毋庸置疑,就是信號(hào)的直通端。那么我們來(lái)定性分析一下端口3 和端口4 的射頻信號(hào)的特性,以確定哪個(gè)是耦合端,哪個(gè)是隔離端?

我們先回憶一下分支線型定向耦合器的定性分析。我們是利用信號(hào)的相位差來(lái)確定耦合端和隔離端的。那么看下圖,大家知道那個(gè)是隔離端口,哪個(gè)是耦合端口嗎?對(duì)于射頻工程師,建議記牢這個(gè)。

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那么對(duì)于耦合線型的耦合器,怎么快速判斷耦合端口和隔離端口呢?

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首先來(lái)明確兩個(gè)概念。

第一,對(duì)于靠的很近的兩條線,他們之間的有個(gè)耦合電容C。并且靠的越近,電容越大。電容耦合電流ic3和ic4分辨沿著耦合線向兩端傳輸。

第二,對(duì)于電磁信號(hào)傳輸主線上的射頻信號(hào)i1,根據(jù)電磁感應(yīng)定律會(huì)在耦合線上有一個(gè)感應(yīng)電流iL,iL的方向與i1的方向相反。

這樣在端口3,電容耦合電流ic3和感應(yīng)電流iL3同向疊加。在端口4,電容耦合電流ic4和感應(yīng)電流iL4方向相反互相抵消。在理想情況下,端口4 的兩個(gè)電流抵消為0,沒(méi)有信號(hào)輸出,為隔離端。端口3 為耦合端。

和分支線定向耦合器不同的是,平行耦合線定向耦合器的耦合端和直通端是反向的,因此又稱為“反向型定向耦合器“。

定量分析。

平行線定向耦合器的分析方法依然是奇偶模分析法。詳細(xì)過(guò)程如下:

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然后經(jīng)過(guò)幾百字的分析(此處省略1000字,詳細(xì)推導(dǎo)過(guò)程,請(qǐng)翻閱參考書(shū)《微波技術(shù)與微波器件》)得出設(shè)計(jì)公式:繼續(xù)圈重點(diǎn)。

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設(shè)計(jì)實(shí)例

設(shè)計(jì)一平行耦合線定向耦合器,指標(biāo)為:中心頻率3.5GHz,耦合度C=15dB,引出線特性阻抗為50Ω,介質(zhì)基片εr=9.6,h=1mm。

step1:帶入公式計(jì)算:

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W1/h=0.97, W1=0.97mm; s/h=0.62, s=0.62mm

耦合線段的長(zhǎng)度近似認(rèn)為等于未耦合單根線的1/4波長(zhǎng)。

根據(jù)微帶線公式計(jì)算出微帶線寬度:W0=0.99mm

step2:帶入HFSS建模仿真:

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step3:仿真結(jié)果如下:

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結(jié)論:在中心頻率3.5GHz處,回波損耗 | s11|<-33.5dB,隔離度-| s41|=23dB,耦合度-|s31| ≈12dB,基本滿足設(shè)計(jì)要求。

平行線定向耦合器的寬頻帶設(shè)計(jì)

為了獲得更大的帶寬,使用多個(gè)λ/ 4耦合部分。這種耦合器的設(shè)計(jì)與分布式元件濾波器的設(shè)計(jì)大致相同。耦合器的各部分被視為濾波器的部分,通過(guò)調(diào)整每個(gè)部分的耦合系數(shù),可以使耦合端口具有任何經(jīng)典濾波器響應(yīng),例如最大平坦(巴特沃斯濾波器), 等紋波(橢圓函數(shù)濾波器)或指定紋波(切比雪夫?yàn)V波器)響應(yīng)。紋波濾波器是通帶中耦合端口輸出的最大變化,通常用標(biāo)稱耦合因子作為正或負(fù)的dB值。

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3.3 耦合孔耦合器

另一種常用的耦合線耦合器是有波導(dǎo)線間的耦合孔來(lái)實(shí)現(xiàn)的,我們叫做耦合孔耦合器。矩形波導(dǎo)定向耦合器同上面介紹的兩款定向耦合器一樣,由主波導(dǎo)和負(fù)波導(dǎo)組成。通過(guò)主波導(dǎo)和副波導(dǎo)公共壁上的耦合孔進(jìn)行耦合。根據(jù)耦合孔的數(shù)目和形狀,波導(dǎo)定向耦合器可分為單孔定向耦合器,多孔定向耦合器,十字孔定向耦合器匹配雙T和波導(dǎo)裂縫電橋等多種結(jié)構(gòu)形式。

單孔定向耦合器

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單孔定向耦合器的結(jié)構(gòu)如上圖所示,其主副波導(dǎo)的公共壁是寬壁,圓孔開(kāi)在公共寬壁的中心線上。假設(shè)輸入信號(hào)的波形為TE10模,其模式圖如下圖所示。當(dāng)TE10波從主波導(dǎo)端口1輸入后,大部分的信號(hào)從端口2輸出,一小部分的信號(hào)能量通過(guò)公共壁上的圓孔耦合到副波導(dǎo)中去,而且耦合到副波導(dǎo)中的能量大部分從端口3輸出,端口4 有很少的信號(hào)能量輸出。那么對(duì)于單孔耦合器,端口1 為耦合器的輸入口,端口2為直通口,端口3 為耦合口,端口4為隔離口。為什么呢?
先看下面的場(chǎng)圖和電流分布圖。把這個(gè)記在腦海我們從電磁場(chǎng)的分布中去尋找答案。

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根據(jù)TE10波再矩形波導(dǎo)中的電磁場(chǎng)分布,在耦合圓孔附近的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布如下圖所示。

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當(dāng)主波導(dǎo)的TE10波到達(dá)耦合圓孔時(shí),電場(chǎng)能量E會(huì)通過(guò)耦合圓孔進(jìn)入副波導(dǎo)的公共寬壁上,使圓孔周?chē)玫酱笮∠嗟确较蛳嗤碾妶?chǎng)分布,如上圖b所示。由于圓孔在波導(dǎo)寬面的中心線上,在圓孔處,除了電場(chǎng)耦合外,磁場(chǎng)同樣會(huì)通過(guò)耦合圓孔進(jìn)入到副波導(dǎo)中去。如圖C所示。這樣電磁場(chǎng)通過(guò)耦合孔進(jìn)入到副波導(dǎo)線中之后,會(huì)相互疊加。由上圖可知,在端口3,電磁場(chǎng)耦合的信號(hào)相互疊加增強(qiáng),端口4處的電磁場(chǎng)耦合的信號(hào)抵消減弱。
對(duì)于單孔耦合器的計(jì)算可以通過(guò)小孔耦合理論進(jìn)行定量分析計(jì)算,具體過(guò)程可參見(jiàn)今日推文2學(xué)習(xí)——《矩形波導(dǎo)與圓柱波導(dǎo)或圓柱諧振腔間的小孔耦合》。這里僅給出利用小孔耦合理論推到出的單孔定向耦合器的耦合度C和隔離度D的計(jì)算公式。(劃重點(diǎn))

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式中a,b分別為波導(dǎo)的寬邊和窄邊尺寸,波導(dǎo)波長(zhǎng)為:

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多孔定向耦合器

上面介紹完單孔耦合器,我們接著來(lái)學(xué)習(xí)多孔耦合器。
下面介紹的矩形波導(dǎo)多孔耦合器的主波導(dǎo)線和副波導(dǎo)線相互平行,公共壁為波導(dǎo)窄壁,在公共窄壁上開(kāi)有若干個(gè)相隔一定距離的小孔。最簡(jiǎn)單的多孔耦合器為雙孔定向耦合器,其結(jié)構(gòu)如下圖所示,兩孔之間的距離為783a8602-e6da-11ed-ab56-dac502259ad0.png,中心工作頻率波長(zhǎng)的四分之一。

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當(dāng)電磁信號(hào)從端口1輸入時(shí),在主波導(dǎo)中的TE10模在窄壁上只有縱向的磁場(chǎng)分量,沒(méi)有電場(chǎng)分量,因此通過(guò)每個(gè)耦合孔只有一種耦合波,若要在副波導(dǎo)中形成定向耦合,至少需要開(kāi)兩個(gè)耦合孔。波傳輸示意圖如下圖所示。

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設(shè)由孔A耦合到副波導(dǎo)中的波記為 V3a,V4a ,因耦合孔很小,所以認(rèn)為到達(dá)孔B的波與到達(dá)孔A的波近似相等,只是相位落后78576e5c-e6da-11ed-ab56-dac502259ad0.png???? ,這樣由孔B耦合到副波導(dǎo)中的波可以近似表示為:

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當(dāng)V3b傳輸?shù)娇譇與V3a合成時(shí),相位又落后78576e5c-e6da-11ed-ab56-dac502259ad0.png ,因此由端口(3)輸出的合成波為

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同理,由端口4輸出的合成波為:

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由以上兩式可知,端口3為隔離端,端口4為耦合端。

通過(guò)上述分析可知,雙孔定向耦合器的定向耦合作用是由兩孔耦合的波相互干涉形成的,類(lèi)似于之前介紹的分支線定向耦合器。

多孔定向耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理與雙孔定向耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理類(lèi)似,但多孔定向耦合器的頻帶較寬、耦合度較小。

3.4 Lange耦合器

除此之外,還有一種可以實(shí)現(xiàn)緊耦合的耦合器,是由工程師Lange發(fā)明的,我們成為L(zhǎng)ange 耦合器

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Julius Lange 和他的耦合器(內(nèi)附論文下載

1969年,當(dāng)時(shí)在TI工作的Dr. Lange 接到了一個(gè)棘手的項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)的TI要研發(fā)一款基于陶瓷基板的射頻放大器,在這個(gè)放大器里面需要一個(gè)3dB耦合器,然而在當(dāng)時(shí)的條件下,微帶耦合器很難實(shí)現(xiàn)3dB的緊耦合。即使現(xiàn)在,在同層PCB上,靠窄邊耦合,也很難實(shí)現(xiàn)如此大的強(qiáng)耦合。如果這個(gè)問(wèn)題給你,你會(huì)怎么解決呢?很快我們都會(huì)想到了交指,用交指來(lái)實(shí)現(xiàn)微帶線見(jiàn)的強(qiáng)耦合,這個(gè)在現(xiàn)在濾波器設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常用到,比如下面這張圖。實(shí)際上 Lange也想到了這個(gè)方法,但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中又遇到了對(duì)稱性的問(wèn)題,在這一個(gè)一個(gè)問(wèn)題的排查解決過(guò)程中,一個(gè)偉大的耦合器就此產(chǎn)生——Lange耦合器。

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J. Lange 是幸運(yùn)的,他接到了一個(gè)好項(xiàng)目,讓他有機(jī)會(huì)去尋找這個(gè)問(wèn)題的解決方法。換做是你,也許這個(gè)耦合器前面加的就是你自己的名字。不能怪我們不夠聰明,只能說(shuō)自己生的太晚了。

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Dr. Lange 緊接著就發(fā)表了這篇著名的論文“Interdigitated Strip-Line Quadrature Hybrid”,當(dāng)然也擁有了這個(gè)耦合器的專(zhuān)利US3516024。(需要的同學(xué)可以在公眾號(hào)對(duì)話框輸入 Lange,獲得下載鏈接。)

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No.2 Lange 耦合器的原理

Lange耦合器是一種正交混合耦合器,在輸出端口(端口2和端口3)之間有90°的相位差。Lange耦合器的微帶電路設(shè)計(jì)如下圖所示。為了達(dá)到強(qiáng)耦合,此處用了四根相連接的耦合線,這種耦合線很容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合,并且有一倍頻程以上的帶寬。其難點(diǎn)是實(shí)際加工比較困難,主要是線比較窄且間隙很小,另外的橫跨在線之間的連接線也很難實(shí)現(xiàn)。

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于是人們就把原始的Lange耦合器做了展開(kāi)設(shè)計(jì),如下圖所示。

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展開(kāi)型的Lange耦合器設(shè)計(jì)就稍微簡(jiǎn)單點(diǎn),但是原理同Lange原型一樣。展開(kāi)型的Lange耦合器可以用等效電路模擬,如下圖所示,它由四根導(dǎo)線組成,所有這些導(dǎo)線都有相同的線寬和間隙。如果我們假設(shè)每根導(dǎo)線只與相鄰的導(dǎo)線進(jìn)行耦合,忽略較遠(yuǎn)的導(dǎo)線的耦合,那么其等效電路可以展開(kāi)成兩根平行耦合線。然后就可以用耦合線的分析方法去分析Lange耦合器。

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分析方法我們不再詳述,具體可參考論文“A NOVEL APPROACH TO THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF 3 dB LANGE COUPLER FOR MMIC Ka-BAND QPSK MODULATOR”

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比較方便的是很多的射頻仿真軟件上集成了Lange 耦合器的模型,我們可以直接調(diào)用模型進(jìn)行仿真。比如ADS里面的這個(gè)模型。

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我們調(diào)用這個(gè)模型就可以進(jìn)行仿真。

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No.4 耦合器的那些專(zhuān)利

CN202585699U_弱耦合定向耦合器

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一種大功率矩形波導(dǎo)雙定向耦合器的制作方法

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CN107370458A_一種基于單片集成技術(shù)的太赫茲混頻電路

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CN108091974A_一種矩形波導(dǎo)定向耦合器

本發(fā)明提供了一種矩形波導(dǎo)定向耦合器,包括耦合器殼體,耦合器殼體內(nèi)設(shè)有主線波導(dǎo)腔和分支波導(dǎo)腔,主線波導(dǎo)腔和分支波導(dǎo)腔之間設(shè)有耦合窗口,耦合窗口位置設(shè)有豎向的兩個(gè)耦合主柱;主線波導(dǎo)腔內(nèi)、分支波導(dǎo)腔內(nèi)對(duì)應(yīng)位置分別設(shè)有耦合副柱;耦合主柱的上下兩端、耦合副柱的上下兩端附近的耦合器殼體上都設(shè)有滑動(dòng)槽,滑動(dòng)槽使耦合主柱、耦合副柱按照預(yù)定曲線移動(dòng)至預(yù)定位置,調(diào)節(jié)矩形波導(dǎo)定向耦合器的耦合度。上述矩形波導(dǎo)定向耦合器,由于設(shè)有耦合主柱和耦合副柱,通過(guò)調(diào)節(jié)耦合主柱和耦合副柱在滑動(dòng)槽中的位置,從而調(diào)節(jié)矩形波導(dǎo)定向耦合器的耦合度,耦合度可調(diào),使上述矩形波導(dǎo)定向耦合器能夠適用于多種耦合度的需要,適應(yīng)性更強(qiáng)。

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WO2020187110A1_DIELECTRIC TRANSMISSION LINE COUPLER, DIELECTRIC TRANSMISSION LINE COUPLING ASSEMBLY, AND NETWORK DEVICE

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US10756407B2_Power distribution circuit and multiplex power distribution circuit

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CN210576373U_一種耦合度可調(diào)的耦合器

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本實(shí)用新型提供一種耦合度可調(diào)的耦合器,包括上蓋板、下腔體、緊固螺釘、信號(hào)連接器,下腔體內(nèi)設(shè)置有主線內(nèi)導(dǎo)體和副線內(nèi)導(dǎo)體,上蓋板和下腔體通過(guò)所述緊固螺釘銜接固定,副線內(nèi)導(dǎo)體包括耦合調(diào)節(jié)部和固定端,副線內(nèi)導(dǎo)體的固定端與信號(hào)連接器連接,上蓋板對(duì)應(yīng)副線內(nèi)導(dǎo)體的耦合調(diào)節(jié)部設(shè)置有調(diào)節(jié)螺孔,調(diào)節(jié)螺孔對(duì)應(yīng)配置有調(diào)節(jié)螺母,調(diào)節(jié)螺母的調(diào)節(jié)端設(shè)置有定位標(biāo)識(shí),上蓋板設(shè)置有與定位標(biāo)識(shí)匹配的定位線。本實(shí)用新型轉(zhuǎn)調(diào)調(diào)節(jié)螺母,能夠壓迫副線內(nèi)導(dǎo)體的耦合調(diào)節(jié)部產(chǎn)生位移,改變副線內(nèi)導(dǎo)體與主線內(nèi)導(dǎo)體的間距,從而改變耦合度的強(qiáng)與弱,進(jìn)而達(dá)到耦合度調(diào)整的作用,并且具有良好的耐大功率性能。

CN110611144A_一種小型化寬帶前向波定向耦合器單元電路

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本發(fā)明公開(kāi)一種小型化寬帶前向波定向耦合器單元電路。該前向波定向耦合器單元電路共有五層電路結(jié)構(gòu)。開(kāi)槽的耦合微帶線位于整體電路第一層,交指金屬平行板位于整體電路第二層和第三層,開(kāi)槽的耦合微帶線和交指金屬平行板通過(guò)金屬過(guò)孔連接;垂直折疊金屬線從第二層中間位置開(kāi)始,折疊彎曲至第四層中間位置,層與層之間通過(guò)金屬過(guò)孔連接;第五層為整體電路的參考地。所述五層電路結(jié)構(gòu)的每層金屬層之間為襯底介質(zhì)。5個(gè)單元電路的級(jí)聯(lián),增大了奇偶模累積相位差,在5.5?9GHz頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)0.5dB的能量耦合度,耦合相對(duì)帶寬達(dá)48.27%。所述前向波定向耦合器單元電路大大縮小了整體電路尺寸,結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,實(shí)用性較強(qiáng)

CN110611145A_一種HMSIW平衡定向耦合器

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本發(fā)明公開(kāi)了一種HMSIW平衡定向耦合器,適用于較高的厘米波和毫米波頻段,由兩個(gè)垂直堆疊的單端定向耦合器組成,在公共地面上刻蝕矩形縫隙并引入人工表面等離激元(SSPP)結(jié)構(gòu)。在差模激勵(lì)下,矩形縫隙區(qū)域被等效為理想電壁(PEC),由于公共金屬面近似認(rèn)為是理想電壁,因此其差模等效電路即對(duì)應(yīng)的單端定向耦合器。然而,在共模激勵(lì)下時(shí),公共金屬面被等效為理想磁壁(PMC)。根據(jù)PEC?PMC結(jié)構(gòu)的邊界條件,TEn0模式無(wú)法在SIW中傳輸,此時(shí)共模信號(hào)在矩形縫隙邊緣被反射。通過(guò)在矩形縫隙中引入SSPP結(jié)構(gòu),上/下金屬層與公共金屬面之間的槽線傳輸模式被有效抑制,從而進(jìn)一步提高了平衡定向耦合器的共模抑制能力。另外,本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以及高共模抑制等特點(diǎn)。

CN107689474B_一種帶矩形缺口的C波段正交電橋

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本發(fā)明公開(kāi)一種帶矩形缺口的C波段正交電橋;通過(guò)PCB上的三段式的耦合段分布,有效的解決了傳統(tǒng)C波段電橋的干擾大等問(wèn)題;另外由于其將耦合線印制在PCB板上,通過(guò)PCB板的絕緣層來(lái)耦合,實(shí)現(xiàn)了整體化生產(chǎn),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)批量化、簡(jiǎn)易化的生產(chǎn),而且提高了工作頻帶寬,使得其損耗小、高低溫性能穩(wěn)定。

結(jié)語(yǔ):

定向耦合器作為最常用的射頻無(wú)源器件,其設(shè)計(jì)不僅需要射頻理論知識(shí)作為基礎(chǔ),更需要準(zhǔn)確的仿真。





審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:定向耦合器設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)總結(jié)

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