一种带状线90混合接头.pdf

本发明属于90°混合接头技术领域，公开了一种带状线90°混合接头。本发明的带状线90°混合接头包括两层平行的信号传输线，底层的信号传输线是直通信号线，直通信号线两端分别是带状线90°混合接头的输入端和直通端，上层信号传输线是耦合线，耦合信号线两端分别是带状线90°混合接头是耦合端和隔离端；直通信号线和耦合信号线采用蛇形走线，相邻两根单支节走线间隔等于信号传输线线宽的2倍。采用本发明体积较小，长宽比例合适，更加坚固，可靠性好。

权利要求书1.  一种带状线90°混合接头，其特征在于：包括两层平行的信号传输线，底层的信号传 输线是直通信号线，直通信号线两端分别是带状线90°混合接头的输入端和直通端，上层信号 传输线是耦合线，耦合信号线两端分别是带状线90°混合接头是耦合端和隔离端；直通信号线 和耦合信号线采用蛇形走线，相邻两根单支节走线间隔等于信号传输线线宽的2倍。 2.  根据权利要求1所述的带状线90°混合接头，其特征在于：所述蛇形走线单支节长度L1 和相邻两根单支节走线间隔S1确定如下： Z 0 = 80 ϵ r ln ( 19 h 4 w ) ( 1 - h 4 ( h + h 1 ) ) ]]>nL1+(n-1)S1＝L S1＝2w 其中，Z0为信号传输线特性阻抗，h1为直通信号线与耦合信号线的间隔，h为信号传输 线到接地平面的介质厚度，εr为介质介电常数，w为信号传输线线宽，n为蛇形走线信号传 输线支节数，L为带状线90°混合接头信号耦合区内的信号线长度，且L为中心工作频率波长 λ的四分之一。 3.  根据权利要求2所述的带状线90°混合接头，其特征在于：信号传输线特性阻抗Z0， 取值为50Ω，直通信号线与耦合信号线的间隔h1取值0.127mm，信号传输线到接地平面的介 质厚度h取值1mm。

说明书一种带状线90°混合接头
技术领域
本发明涉及90°混合接头技术领域，尤其涉及一种带状线90°混合接头。
背景技术
90°混合接头是一个四端口无源电路，常常被用在射频信号的功率分配与合成。在用作 功率分配时，信号从输入端输入，从直通端和耦合端输出，隔离端接负载。在用作功率合 成时，信号从输入端和隔离端输入，从耦合端输出，直通端接负载。典型的功率合成放大 电路如图1所示，90°混合接头在功率放大之前将一路信号分成幅度一致，相位正交的两路 信号，分别进入各自功率放大器，放大后的两路信号再进入90°混合接头，合成一路信号 输出，输出信号功率是一路信号功率的2倍。由于超短波频率低，波长长，工作在超短波 频段的传统带状线90°混合接头体积大，难以使用。
发明内容
本发明要解决技术问题是：提供一种体积小的带状线90°混合接头。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种带状线90°混合接头，包括两层平行的信号 传输线，底层的信号传输线是直通信号线，直通信号线两端分别是带状线90°混合接头的 输入端和直通端，上层信号传输线是耦合线，耦合信号线两端分别是带状线90°混合接头 是耦合端和隔离端；直通信号线和耦合信号线采用蛇形走线，相邻两根单支节走线间隔等 于信号传输线线宽的2倍。
进一步，所述蛇形走线单支节长度L1和相邻两根单支节走线间隔S1确定如下：
Z 0 = 80 ϵ r ln ( 19 h 4 w ) ( 1 - h 4 ( h + h 1 ) ) ]]>
nL1+(n-1)S1＝L
S1＝2w
其中，Z0为信号传输线特性阻抗，h1为直通信号线与耦合信号线的间隔，h为信号传 输线到接地平面的介质厚度，εr为介质介电常数，w为信号传输线线宽，n为蛇形走线信 号传输线支节数，L为带状线90°混合接头信号耦合区内的信号线长度，且L为中心工作频 率波长λ的四分之一。
优选地，信号传输线特性阻抗Z0，取值为50Ω，直通信号线与耦合信号线的间隔h1取 值0.127mm，信号传输线到接地平面的介质厚度h取值1mm。
采用本发明技术有益效果：
由于本发明带状线90°混合接头的信号传输线采用蛇形走线，长度不足传统带状线90° 混合接头的十分之一，所以体积较小。而且本发明带状线90°混合接头长宽比例合适，更 加坚固，可靠性好。
附图说明
图1为典型的功率合成放大电路示意图。
图2为本发明带状线90°混合接头组成示意图。
图3为本发明带状线90°混合接头剖面示意图。
图4为本发明带状线90°混合接头输入端到直通端传输线结构图。
图5为本发明带状线90°混合接头耦合端到隔离端传输线结构图。
图6为本发明带状线90°混合接头输入端到直通端的功率传输特性示意图。
图7为本发明带状线90°混合接头输入端到耦合端的功率传输特性示意图。
图8为本发明带状线90°混合接头传输线为6支节示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图2、3所示，本发明所述的带状线90°混合接头包括两层平行的信号传输线，底层 的信号传输线是直通信号线，直通信号线两端分别是带状线90°混合接头的输入端和直通 端，上层信号传输线是耦合线，耦合信号线两端分别是带状线90°混合接头是耦合端和隔 离端。如图4、5所示，直通信号线和耦合信号线采用蛇形走线，相邻两根单支节走线间 隔等于信号传输线线宽的2倍。
完成电路设计时，各参数确定如下：
Z 0 = 80 ϵ r ln ( 19 h 4 w ) ( 1 - h 4 ( h + h 1 ) ) - - - ( 1 ) ]]>
根据公式(1)确定信号传输线线宽w，其中，Z0为信号传输线特性阻抗，一般取值 为50Ω；h1为直通信号线与耦合信号线的间隔，由可用介质板的最小厚度确定，一般取值 0.127mm：h为信号传输线到接地平面的介质厚度，一般选1mm；εr为介质介电常数。
nL1+(n-1)S1＝L     (2)
S1＝2w          (3)
根据公式(2)与公式(3)确定蛇形走线单支节长度L1，与相邻两根单支节走线间隔 S1。其中蛇形走线单支节与相邻两根单支节走线间隔如图5所示。例如：如图8所示，图 8为支节数为6的蛇形走线信号传输线。在公式(2)与公式(3)中，n为蛇形走线信号传 输线支节数，n根据需要的电路尺寸决定，n越大，带状线90°混合接头的长度越小，宽度 越大；w为公式(1)计算出的信号传输线线宽；L为带状线90°混合接头信号耦合区内的 信号线长度，且L为中心工作频率波长λ的四分之一，如图4、5所示，虚线范围内是信号 耦合区。
计算出蛇形走线单支节长度L1和相邻两根单支节走线间隔S1，完成电路设计。
射频信号从带状线90°混合接头输入端进入，从带状线90°混合接头直通端和耦合端输 出，输入端到直通端的功率传输特性如图6所示，输入端到耦合端的功率传输特性如图7 所示。在中心工作频率上，耦合区域内信号线长度是四分之一波长，耦合度最大，因此在 此频率上耦合端输出功率最大，直通端输出功率最小，随频率远离中心工作频率，耦合逐 渐减弱，耦合端输出功率减小，直通端输出功率增大，在高、低两个频率点上，耦合端和 隔离端输出功率相等，经过这两个频率后，直通端输出功率大于耦合端输出功率。信号从 输入端到直通端的传输路径比到耦合端的传输路径多四分之一波长，因此直通端和隔离端 信号相位相差90°。
设计一个30MHz～88MHz的带状线90°混合接头为例：
信号传输线到接地平面的介质厚度h＝1mm，直通信号线与耦合信号线的间隔 h1＝0.127mm，介质介电常数εr＝3.5，蛇形走线信号传输线支节数n＝24，计算可得信号传输 线线宽w＝0.9mm，蛇形走线单支节长度L1＝3cm，相邻两根单支节走线间隔S1＝1.8mm。本 发明30MHz～88MHz90°混合接头电路长6.5cm，宽3cm，高2.127mm。
采用传统方法设计一个30MHz～88MHz90°混合接头，信号传输线到接地平面的介质 厚度h＝1mm，直通信号线与耦合信号线的间隔h1＝0.127mm，介质介电常数εr＝3.5。则电 路长度77cm，电路宽1cm，高2.127mm。
可见，本发明带状线90°混合接头长度不足传统带状线90°混合接头的十分之一，且传 统电路长宽比例大，容易受损折断。而本发明带状线90°混合接头不仅体积小，而且长宽 比例合适，更加坚固，可靠性好。