微带双分支定向耦合器的小型化设计与实现

点赞:9446 浏览:35207 近期更新时间:2024-02-08 作者:网友分享原创网站原创

摘 要: 提出了小型化微带双分支定向耦合器的设计方案,通过对双分支微带线进行结构等效,解决了传统微带双分支定向耦合器尺寸较大的问题.应用HFSS软件对结构进行了优化仿真设计,并制作和测量了一款工作在L波段用于海事卫星通信的微带耦合器样件.该耦合器样件比传统双分支定向耦合器面积缩小了51%,实测结果与仿真结果吻合较好,验证了方案的可行性.

关 键 词 : 微带双分支定向耦合器; 结构等效; 小型化设计; 海事卫星通信

中图分类号: TN62634 文献标识码: A 文章编号: 1004373X(2013)18013602

0 引 言

近年来,通信技术取得了长足快速的发展,微波通信设备也随之发展起来.如今通信设备趋于小型化、便携化,这对通信设备中无源器件的尺寸缩小提出更高的要求.

定向耦合器具有简单的结构以及良好的方向性,在微波通信中得到了较为广泛的应用.定向耦合器的种类从结构上分有微带型、波导型和同轴型等;从耦合方式上有分支线耦合、微带平行耦合线耦合、小孔耦合等[1].传统微带形式的定向耦合器无法克服所占面积较大的缺点,因此限制了其在便携微波设备上的应用.目前,定向耦合器的小型化已经成为了一个热门的课题.文献[2]通过补偿电容,提高了耦合器的方向性并减小了尺寸;文献[3]通过引入多个开路枝节,实现了微带混合环的小型化;文献[4]采用了T型等效的方法实现了小型化;文献[5]采用了主线、副线以及耦合线的鱼骨形等效实现了小型化,避免了T型等效的中心重叠问题.但文献[45]仅仅是理论上的仿真,并没有考虑到实际微波器件的耦合效应.


本文基于前人的研究成果,设计了一种小型化的微带双分支定向耦合器,有效地解决了T型等效的中心重合问题以及主线、副线以及耦合线的鱼骨形等效的耦合失真严重的问题.利用HFSS软件进行仿真优化设计,并做出了实物进行测试.

1 定向耦合器的小型化设计

传统微带双分支定向耦合器的结构示意图如图1所示,分支线长度及其间距均为[14]中心相波长.其输入、输出端口的特性阻抗为[Z0],AB段与DC段的特性阻抗为[2Z0],AD段与BC段的特性阻抗为[Z0].由于文献[1]已经给出了详尽的原理解释以及设计公式,本文将不再赘述.