一种融合滤波功能的定向耦合器

本发明涉及一种微波通信器件，尤其涉及一种定向耦合器。

背景技术：

1、定向耦合器作为射频前端重要的四端口器件，其四个端口分别为输入端口、直通端口、耦合端口与隔离端口，定向耦合器的主要作用是将输入端口的信号按一定比例耦合至耦合端口，并且要求隔离端口的信号远小于耦合端口的信号。将定向耦合器与滤波器进行融合设计，可以同时实现定向耦合与滤波两种功能，减少系统的器件数目，进而减小系统整体尺寸，降低整体损耗，因此融合滤波功能的定向耦合器具有重要的工程价值和应用价值。对于滤波定向耦合器来说，带宽、匹配、频率选择性、定向性及尺寸决定了该器件的适用能力。

2、目前融合滤波功能的定向耦合器的相关设计未见报道，未融合滤波功能的定向耦合器的实现方法有三类：第一类是采用多节耦合微带线、耦合带状线或基片集成同轴耦合线级联，主要用于拓展定向耦合器的工作带宽，但是阶梯性耦合系数导致耦合系数较低，且定向性不高，电路尺寸较大；第二类是采用宽边耦合的基片集成同轴耦合线，或公共地开槽的双层基片集成同轴线，实现高耦合度的定向耦合器，相比第一类而言，电路尺寸有所减少，但定向性不高的问题依然存在，且电路层结构较复杂；第三类是在共面微带耦合线的基础上增加过孔金属壁或交指电容等结构，用于调整微带耦合线奇偶模相速相近，提升微带定向耦合器的定向性，但是结构相对复杂。

3、鉴于目前定向耦合器相关技术现状，有必要提出一种融合滤波功能的定向耦合器，能够同时实现滤波及定向耦合的功能，并且兼顾小尺寸、较高的定向性及简单结构。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有技术，提出一种融合滤波功能的定向耦合器，解决现有定向耦合器无法同时实现滤波及定向耦合两种功能的问题，并能兼顾小尺寸、较高的定向性及简单结构。

2、技术方案：一种融合滤波功能的定向耦合器，包括中心耦合带状线、旁侧耦合带状耦合线一至四、l型带状线一至四、带状线一至四、微带线一至四；其中，所述旁侧耦合带状耦合线一至四的一端分别对应连接所述中心耦合带状线的四端，所述旁侧耦合带状耦合线一至四的另一端短路；所述l型带状线一至四的一端分别对应连接所述中心耦合带状线的四端，所述l型带状线一至四的另一端分别对应与带状线一至四的一端相连，所述带状线一至四的另一端分别对应与微带线一至四的一端相连，所述微带线一至四的另一端作为所述定向耦合器的四个端口。

3、进一步的，所述l型带状线一至四的电长度在0.23λg ~0.27λg之间，所述中心耦合带状线、旁侧耦合带状耦合线一至四电的长度均在0.23λg ~0.27λg之间，λg为中心频率所对应的导波波长。

4、有益效果：现有的定向耦合器只有定向耦合功能，没有融入滤波功能，并且部分设计还存在尺寸较大、定向性较差或结构复杂等问题。本发明将四条l型带状线与四条单端短路的旁侧耦合带状线置于中心耦合带状线的四端，利用l型带状线与单端短路的旁侧耦合带状线形成的主通道及耦合通道传输零点及匹配与隔离的调节，结合中心耦合带状线自身的定向耦合作用，形成融合滤波功能的与定向耦合器，并且能够兼顾小尺寸、较高的定向性及简单结构。

5、具体的，中心耦合带状线位于整个电路结构的中心位置，是形成主通道、耦合通道与隔离通道的核心结构，为融合滤波功能的定向耦合器的直通、耦合和隔离提供基础。l型带状线一、二连接中心耦合带状线及带状线一、二，旁侧耦合带状线一、二的一端短路，另一端连接中心耦合带状线，其中l型带状线一、二和单端短路的旁侧耦合带状线一、二为主通道提供谐振点，产生主通道上的两个带内传输极点及四个带外传输零点，提供良好的主通道滤波特性，同时产生耦合通道的两个传输零点，并对隔离通道的隔离度也产生影响。l型带状线三、四连接于中心耦合带状线及带状线三、四，旁侧耦合带状线三、四的一端短路，另一端连接中心耦合带状线，其中l型带状线三、四和单端短路的旁侧耦合带状线三、四用于产生耦合通道的两个额外的带外传输零点，同时影响隔离通道的隔离度。

技术特征：

1.一种融合滤波功能的定向耦合器，其特征在于，包括中心耦合带状线、旁侧耦合带状耦合线一至四、l型带状线一至四、带状线一至四、微带线一至四；其中，所述旁侧耦合带状耦合线一至四的一端分别对应连接所述中心耦合带状线的四端，所述旁侧耦合带状耦合线一至四的另一端短路；所述l型带状线一至四的一端分别对应连接所述中心耦合带状线的四端，所述l型带状线一至四的另一端分别对应与带状线一至四的一端相连，所述带状线一至四的另一端分别对应与微带线一至四的一端相连，所述微带线一至四的另一端作为所述定向耦合器的四个端口。

2.根据权利要求1所述的融合滤波功能的定向耦合器，其特征在于，所述l型带状线一至四的电长度在0.23λg ~0.27λg之间，所述中心耦合带状线、旁侧耦合带状耦合线一至四电的长度均在0.23λg ~0.27λg之间，λg为中心频率所对应的导波波长。

技术总结
本发明公开了一种融合滤波功能的定向耦合器，将四条L型带状线与四条单端短路的旁侧耦合带状线置于中心耦合带状线的四端，利用L型带状线与单端短路的旁侧耦合带状线形成的主通道及耦合通道传输零点及匹配与隔离的调节，结合中心耦合带状线自身的定向耦合作用，形成融合滤波功能的与定向耦合器，并且能够兼顾小尺寸、较高的定向性及简单结构。

技术研发人员：施金,任建鹏,窦贤龙
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5