一种具有跨接电容的微带定向耦合器的制作方法

1.本发明涉及雷达技术领域，具体是一种具有跨接电容的微带定向耦合器，具有小型化、强耦合的特点，可应用于工作波段在vhf波段内的大功率雷达发射机中。


背景技术：

2.耦合微带线在雷达电路中有很多应用，比如定向耦合器、滤波器、阻抗变换器等。按照构成定向耦合器的不同传输线的类型划分，可以分为微带线定向耦合器、带状线定向耦合器、矩形波导定向耦合器、同轴线定向耦合器等。其中，微带线定向耦合器具有易加工、器件易集成的优势；随着单片微波集成电路的飞速发展，平面结构形式的耦合微带线得到了更为广泛的使用。
3.在传统微带线耦合器设计中，共面耦合线形式的耦合器最简单。随着两条平行线的靠近，电磁耦合越来越强，但是受限于加工工艺，只能实现弱耦合。分支线耦合器虽然可以实现任意耦合度，但是分支线的长度和间距均为中心频率的1/4波长，在vhf波段内耦合器尺寸太大。同理还有微带环形网络，也是具有耦合器尺寸太大的缺点。因此，本发明就是一种具有跨接电容的微带定向耦合器的设计，具有小型化、强耦合、功率容量大的特点。


技术实现要素：

4.要解决的技术问题
5.为了解决传统微带耦合器在vhf波段，难以实现强耦合输出兼具小型化的问题。本发明提供一种具有跨接电容的微带定向耦合器，该器件的主要作用是在vhf波段实现3db强耦合输出，且满足微带耦合器小型化的需求。
6.技术方案
7.一种具有跨接电容的微带定向耦合器，其特征在于包括耦合器正面的传输线副线、耦合器背面的传输线主线、介质基板、端口电容、跨接电容、地孔；耦合器正面的传输线副线和耦合器背面的传输线主线，在水平方向平行错位1.5mm；介质基板厚度均匀；端口电容分别分布于四个端口，每个端口各有两个对地并联电容；跨接电容位于整个蛇形走线的中间位置，其中一个电容连接正反两面的传输线，另外两个电容为接地电容；地孔均匀地分布在传输线两侧。
8.所述的耦合器正面的传输线副线和耦合器背面的传输线主线，材质均为镍金。
9.所述的介质基板材质为rf-35，厚度为0.76mm。
10.所述的端口电容有8个，均在耦合器正面，每个端口各有2个，并联接地。
11.所述的跨接电容有3个，均在耦合器正面，位于整个蛇形走线的中间位置，其中1个电容通过过孔连接正反两面的传输线，另外两个电容接地。
12.所述的地孔均匀地分布在传输线两侧，地孔直径为0.4mm，相邻两个地孔的间距不大于2mm。
13.有益效果
14.本发明提供的一种具有跨接电容的微带定向耦合器。通过对微带传输线的主线和副线在介质基板正反两面采取蛇形走线的方式，实现微带耦合器小型化，同时实现直通端口和耦合端口同方向输出；耦合区域增加微带线宽度，可以有效增大耦合度；通过微带传输线的主线和副线在正反两面平行错位1.5mm的方式，进一步提高微带耦合器的耦合度；通过在四个端口并联对地电容的方式，实现不同特性阻抗传输线之间的匹配，改善端口的驻波，有效地提高了微带耦合器的耦合度；通过在耦合器正面引入跨接电容的方式，改善奇偶模相速不一致的情况，有效地提高了微带耦合器的方向性。通过以上环节的设计，最终实现了一种具有跨接电容的微带定向耦合器，可以在vhf波段实现3db强耦合输出。
15.与现有技术相比，具有以下有益效果：
16.1)强耦合。与传统微带耦合器难以实现强耦合输出相比，该器件可以在vhf波段实现3db强耦合输出。
17.2)小型化。该微带耦合器通过蛇形走线的方式，有效减小了印制板尺寸，实现小型化。
18.3)易加工。该耦合器采用电容作为补偿手段，采用微带作为传输线，整体电路简单易加工。
19.4)易集成。该微带耦合器的直通端口和耦合端口同方向输出，更易于与其他印制板连接。
20.5)功率容量大。该微带耦合器经过实测，输出功率可以达到2000w，完全满足大功率雷达发射机的工作需求。
附图说明
21.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
22.图1是微带耦合器整体电路结构示意图；
23.1-耦合器正面、2-耦合器背面；
24.图2耦合器正面电路图；
25.图3耦合器反面电路图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.该种具有跨接电容的微带定向耦合器的整体电路结构示意图如图1所示，整个微带定向耦合器可以看作由正面和反面两部分组成，耦合器正面是传输线副线、耦合器背面是传输线主线。由于vhf波段属于米波，波长较长，通过在介质基板正反两面采取蛇形走线的方式，既可以提高微带耦合器的耦合度，又可以实现小型化；为了有效提高微带耦合器的耦合度，加宽传输线副线和主线的线宽；同时通过打过孔的方式满足耦合器的四个端口在同一面，方便实际工程使用。微带耦合器的正反两面并不是完全重合，而是采取平行错位
1.5mm的方式，此举可以进一步提高微带耦合器的耦合度。
28.通过奇偶模分析法可知，四端口耦合器存在奇模和偶模相速不一致的情况，这是导致四端口耦合器方向性差的根本原因。本发明采取在传输线副线的中间位置放置跨接电容的方式，提高了偶模的相速，有效改善了微带定向耦合器方向性差的情况。由于传输线副线和主线的特性阻抗小于50ω，因此采取在四个端口并联对地电容的补偿方式，实现阻抗匹配，降低端口驻波。以上措施最终使得本发明设计的微带耦合器，在vhf波段实现3db强耦合输出。
29.耦合器正面电路的详细结构尺寸见表1。
30.耦合器背面电路的详细结构尺寸见表2。
31.通过实际的加工测试，该种具有跨接电容的微带定向耦合器在vhf波段50mhz带宽内，输入端口的驻波小于1.25，输出端口的幅度差在0.5db以内、输出端口的隔离度超过20db，完全能够满足设计要求，而且实测可以传输峰值功率达到2000w的脉冲波，具备大功率传输的特点。
32.表1耦合器正面电路结构尺寸
[0033][0034][0035]
表2耦合器背面电路结构尺寸
[0036]
参数名称本发明设计值建议参数值b2微带线间距27.45mm7.35～7.55mmb3微带线间距34.23mm4.13～4.33mmb4跨接电容焊盘长度3.55mm3.5～3.6mmb5跨接电容焊盘宽度2.6mm2.4～2.8mmd350ω微带线和地间距2.1mm1.2～3.1mm
[0037]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种具有跨接电容的微带定向耦合器，其特征在于包括耦合器正面的传输线副线、耦合器背面的传输线主线、介质基板、端口电容、跨接电容、地孔；耦合器正面的传输线副线和耦合器背面的传输线主线，在水平方向平行错位1.5mm；介质基板厚度均匀；端口电容分别分布于四个端口，每个端口各有两个对地并联电容；跨接电容位于整个蛇形走线的中间位置，其中一个电容连接正反两面的传输线，另外两个电容为接地电容；地孔均匀地分布在传输线两侧。2.根据权利要求1所述的一种具有跨接电容的微带定向耦合器，其特征在于所述的耦合器正面的传输线副线和耦合器背面的传输线主线，材质均为镍金。3.根据权利要求1所述的一种具有跨接电容的微带定向耦合器，其特征在于所述的介质基板材质为rf-35，厚度为0.76mm。4.根据权利要求1所述的一种具有跨接电容的微带定向耦合器，其特征在于所述的端口电容有8个，均在耦合器正面，每个端口各有2个，并联接地。5.根据权利要求1所述的一种具有跨接电容的微带定向耦合器，其特征在于所述的跨接电容有3个，均在耦合器正面，位于整个蛇形走线的中间位置，其中1个电容通过过孔连接正反两面的传输线，另外两个电容接地。6.根据权利要求1所述的一种具有跨接电容的微带定向耦合器，其特征在于所述的地孔均匀地分布在传输线两侧，地孔直径为0.4mm，相邻两个地孔的间距不大于2mm。

技术总结
本发明涉及一种具有跨接电容的微带定向耦合器，属于雷达技术领域。通过对微带传输线的主线和副线在介质基板正反两面采取蛇形走线的方式，实现微带耦合器小型化，同时实现直通端口和耦合端口同方向输出；耦合区域增加微带线宽度，可以有效增大耦合度；通过微带传输线的主线和副线在正反两面平行错位1.5mm的方式，进一步提高微带耦合器的耦合度；通过在四个端口并联对地电容的方式，实现不同特性阻抗传输线之间的匹配，改善端口的驻波，有效地提高了微带耦合器的耦合度；通过在耦合器正面引入跨接电容的方式，改善奇偶模相速不一致的情况，有效地提高了微带耦合器的方向性。有效地提高了微带耦合器的方向性。有效地提高了微带耦合器的方向性。


技术研发人员：谢敏 武华锋 张娟 任纹岐 白树林
受保护的技术使用者：西安电子工程研究所
技术研发日：2022.08.07
技术公布日：2022/11/22