微帶雙分支定向耦合器的小型化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要： 提出了小型化微帶雙分支定向耦合器的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)雙分支微帶線進(jìn)行結(jié)構(gòu)等效，解決了傳統(tǒng)微帶雙分支定向耦合器尺寸較大的問(wèn)題。應(yīng)用HFSS軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)，并制作和測(cè)量了一款工作在L波段用于海事衛(wèi)星通信的微帶耦合器樣件。該耦合器樣件比傳統(tǒng)雙分支定向耦合器面積縮小了51%，實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了方案的可行性。

關(guān)鍵詞： 微帶雙分支定向耦合器； 結(jié)構(gòu)等效； 小型化設(shè)計(jì)； 海事衛(wèi)星通信

中圖分類號(hào)： TN626?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）18?0136?02

0 引 言

近年來(lái)，通信技術(shù)取得了長(zhǎng)足快速的發(fā)展，微波通信設(shè)備也隨之發(fā)展起來(lái)。如今通信設(shè)備趨于小型化、便攜化，這對(duì)通信設(shè)備中無(wú)源器件的尺寸縮小提出更高的要求。

定向耦合器具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及良好的方向性，在微波通信中得到了較為廣泛的應(yīng)用。定向耦合器的種類從結(jié)構(gòu)上分有微帶型、波導(dǎo)型和同軸型等；從耦合方式上有分支線耦合、微帶平行耦合線耦合、小孔耦合等[1]。傳統(tǒng)微帶形式的定向耦合器無(wú)法克服所占面積較大的缺點(diǎn)，因此限制了其在便攜微波設(shè)備上的應(yīng)用。目前，定向耦合器的小型化已經(jīng)成為了一個(gè)熱門的課題。文獻(xiàn)[2]通過(guò)補(bǔ)償電容，提高了耦合器的方向性并減小了尺寸；文獻(xiàn)[3]通過(guò)引入多個(gè)開路枝節(jié)，實(shí)現(xiàn)了微帶混合環(huán)的小型化；文獻(xiàn)[4]采用了T型等效的方法實(shí)現(xiàn)了小型化；文獻(xiàn)[5]采用了主線、副線以及耦合線的魚骨形等效實(shí)現(xiàn)了小型化，避免了T型等效的中心重疊問(wèn)題。但文獻(xiàn)[4?5]僅僅是理論上的仿真，并沒有考慮到實(shí)際微波器件的耦合效應(yīng)。

本文基于前人的研究成果，設(shè)計(jì)了一種小型化的微帶雙分支定向耦合器，有效地解決了T型等效的中心重合問(wèn)題以及主線、副線以及耦合線的魚骨形等效的耦合失真嚴(yán)重的問(wèn)題。利用HFSS軟件進(jìn)行仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)，并做出了實(shí)物進(jìn)行測(cè)試。

1 定向耦合器的小型化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)微帶雙分支定向耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，分支線長(zhǎng)度及其間距均為[14]中心相波長(zhǎng)。其輸入、輸出端口的特性阻抗為[Z0]，AB段與DC段的特性阻抗為[2Z0]，AD段與BC段的特性阻抗為[Z0]。由于文獻(xiàn)[1]已經(jīng)給出了詳盡的原理解釋以及設(shè)計(jì)公式，本文將不再贅述。

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