專利名稱：定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在射頻電路中的定向耦合器的實(shí)現(xiàn)方式。
背景技術(shù)：
定向耦合器是涉及射頻電磁場傳輸路徑的一種布置。它給出 了測量信號，該信號的電平與在傳輸路徑中特定方向上傳播的場強(qiáng)度成 比例。大體上，在傳輸路徑中相反方向上傳播的場并不會影響到測量信 號的電平。定向耦合器具有至少三個端口輸入、輸出、及測量端口。 輸入到輸入端口的信號能量被幾乎全部被引導(dǎo)穿過耦合器到達(dá)輸出端 口，并且該能量的一小部分被傳遞到測量端口。定向耦合器在輸入和輸 出端口之間的部分同時也是無線電設(shè)備傳輸路徑的 一部分，其繼續(xù)到例 如發(fā)射機(jī)的天線。然后，與朝向天線傳播的場真實(shí)強(qiáng)度成比例的測量信 號從測量端口被接收，該信號可能被用于發(fā)射機(jī)的控制目的。控制度部 分地依賴于定向耦合器的質(zhì)量，即部分依賴于下述的質(zhì)量完全消除了 多少在關(guān)于被測量場相反方向上傳播的場的影響。在說明書和權(quán)利要求書中，"前向信號/場"意味著信號/場從 定向耦合器的輸入端口傳播到輸出端口，并且"反轉(zhuǎn)信號/場"意味著信 號/場從定向耦合器的輸出端口傳播到輸入端口 。定向耦合器可以多種方式來設(shè)計。多數(shù)方式基于對四分之一 波長傳輸線的使用。圖1示出了這種公知定向耦合器的實(shí)例。在該定向 耦合器中，被測量信號的傳輸路徑包括傳輸導(dǎo)體110(為位于電路板PCB 上表面之上的第一導(dǎo)體帶)和由電路板傳導(dǎo)下表面組成的信號地GND。 第一導(dǎo)體帶110的頭部末端與被連接到信號地的導(dǎo)體墊一起組成了定向 耦合器的輸入端口 Pl。相應(yīng)地，第一導(dǎo)體帶110的尾端與信號地一起組 成了定向耦合器的輸出端口 P2。此外，在電路板PCB的上表面上，還 有與第一導(dǎo)體帶平行的第二導(dǎo)體帶120,其中第二導(dǎo)體帶的長度是處于 定向耦合器工作頻率的波長入的四分之一。導(dǎo)體帶110和120之間的距 離例如是它們與地距離的十分之一。第二導(dǎo)體帶120在其末端處以遠(yuǎn)離 第一導(dǎo)體帶的方向延伸。第一延伸部121結(jié)束于第三端口或測量端口
P3。當(dāng)使用定向耦合器時，電路已被耦合到測量端口，電路的阻抗Z等 于通過定向耦合器導(dǎo)體帶和信號地及媒介共同形成的傳輸線的特征阻
抗Z。。第二導(dǎo)體帶的第二延伸部122結(jié)束于第四端口 P4,其在本文中 還被稱之為隔離端口。因此，實(shí)例的定向耦合器具有四個端口 ，如多凄丈 其他定向耦合器一樣。第二導(dǎo)體帶120用作傳感導(dǎo)體由于在它和第一導(dǎo)體帶之間 的電磁耦合，饋給到輸入端口的能量的一部分傳遞給第二導(dǎo)體帶的電 路，傳遞給端口 P3和P4的負(fù)載阻抗。當(dāng)前向場的頻率使前述的及繪制 于圖1的入/4條件獲得滿足時，傳遞給測量端口 P3的能量達(dá)到其最大 值，并且傳遞給隔離端口 P4的能量達(dá)到其最小值。在理想耦合器中后 一個能量為0,這是由于在耦合器中發(fā)生的偶數(shù)和奇數(shù)波形在基于第二 導(dǎo)體帶120的傳輸線隔離端口處相互抵消。耦合器的方向性正是基于該 事實(shí)。即，如果相等頻率的反向場在定向耦合器中存在，由于對稱結(jié)構(gòu)， 它的能量幾乎不傳遞到測量端口 P3。方向性的質(zhì)量表現(xiàn)為在測量端口的 信號電平與隔離端口的信號電平之比。當(dāng)這些場以相同的頻率和強(qiáng)度傳
播到相反方向傳播時，該比例同在測量端口處由前向場(到測量端口) 所引起的信號電平與由反向場所引起的信號電平的比例關(guān)系是一回事。
圖2示出了根據(jù)圖1的定向耦合器的方向性和帶寬的實(shí)例。 該視圖示出了作為頻率函數(shù)的兩個傳輸系數(shù)的曲線。曲線201示出了在 測量端口處的信號電平與輸入信號電平成比例的變化，并且曲線202示
出了在隔離端口處的信號電平與輸入信號電平成比例的變化。表達(dá)為分 貝的系數(shù)差異指示了方向性的數(shù)值。從曲線中顯示出方向性的最大值為 約20 dB,該數(shù)值僅僅在下述頻率范圍內(nèi)有效其相對寬度僅僅是相應(yīng) 四分之一波頻率2.08 GHz兩側(cè)的一小部分。超過10 dB數(shù)值的方向性在 1.8-2.45 GHz范圍內(nèi)，其相對寬度為約30%。曲線201還指示出，在定 向耦合器的工作范圍中，測量端口的信號電平比穿過耦合器的信號電平 低約25 dB。這意味著耦合器引起了穿過信號的0.014 dB的衰減。如果定向耦合器被用在當(dāng)導(dǎo)體帶10和120的平行部分長度 相應(yīng)于半波長時的頻率處，在第三和第四端口中的情況相反傳遞到第 三端口 P3的能量達(dá)到最小值，并且傳遞到第四端口 P4的能量達(dá)到最大 值。如果然后定向耦合器被用在比相應(yīng)于四分之一波長度的頻率更低的 頻率處，方向性將非常低。在根據(jù)圖1的定向耦合器中典型方向性的前述數(shù)值20dB， 也是不令人滿意的。該相對適中的數(shù)值是由偶數(shù)和奇數(shù)波形在隔離端口 側(cè)并不能完全抵消所引起的，該不能完全抵消因?yàn)槠鏀?shù)波形除了在電介 質(zhì)媒介中傳播，還在空氣中大量傳播(在該情況下其速度較大)。如果 傳輸路徑和傳感導(dǎo)體兩者的導(dǎo)體都被布置在電介質(zhì)板之內(nèi)(其兩側(cè)上為 接地層)，則獲得了定向耦合器方向性更好的結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用全空氣絕緣 傳輸線時也能提高方向性。然而，使用入/4長度線的所有定向耦合器的 進(jìn)一步的缺點(diǎn)在于它們的功能僅僅在相對狹窄的頻率范圍上滿足，并 且它們需要相對大的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本方面的目的在于最小化與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的所述缺點(diǎn)。根據(jù) 本發(fā)明的定向耦合器的特征存在于獨(dú)立權(quán)利要求1中。本發(fā)明的一些優(yōu) 勢實(shí)施例存在于其它權(quán)利要求中。本發(fā)明的基本思想如下定向耦合器包括兩個傳感導(dǎo)體和相 應(yīng)的兩側(cè)基本耦合器和輔助耦合器。基本耦合器基于笫一傳感導(dǎo)體和 傳輸導(dǎo)體之間的耦合，并且輔助耦合器基于第二傳感導(dǎo)體和傳輸導(dǎo)體之
間的耦合。由于兩個耦合器的方向性較低，因而傳感導(dǎo)體明顯短于四分 之一波。這些傳感導(dǎo)體的另一端部被彼此連接，并且凈皮進(jìn)一步連接到定 向耦合器的測量端口。在傳感導(dǎo)體的連接點(diǎn)處由反轉(zhuǎn)信號引起的耦合信 號被布置成絕對值相等但相位相反，在該情況下，在測定端口處它們的 和信號小得可忽略不計。當(dāng)由第一傳感導(dǎo)體和地所形成的傳輸線以位于
其相對端部的匹配元件結(jié)束，并且由第二傳感導(dǎo)體和地所形成的傳輸線 在其相對端部保留為至少幾乎開路時，這將被實(shí)現(xiàn)。為了更加精確地4氐 消所述耦合信號，定向耦合器可以是可調(diào)諧的(以使得匹配元件的阻抗 是可調(diào)整的)或者在相應(yīng)于第二傳感導(dǎo)體的線端部存在調(diào)諧元件。以這 種方式，整個定向耦合器的方向性依靠第二傳感導(dǎo)體而增加。由前向信 號引起的耦合信號不能在傳感導(dǎo)體的連接點(diǎn)處抵消，這是因?yàn)樗鼈兊南?位差并不大，并且基本耦合器的信號較強(qiáng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)它的定向耦合器尺寸較小。本發(fā)明的 額外優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)它的定向耦合器的頻率依賴性低獲得了高方向性， 并且與被測量信號電平成比例的測量信號電平在非常大的頻率范圍內(nèi)
為相對常數(shù)。并且定向耦合器的輸入端口的回波耗損在非常大的頻率范 圍內(nèi)較小。本發(fā)明的額外優(yōu)點(diǎn)在于對根據(jù)它的定向耦合器的調(diào)諧在生產(chǎn) 中簡單并且導(dǎo)致相對低的成本。


現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明。說明書參考了附圖，在附圖中:
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的定向耦合器的實(shí)例，
圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的定向耦合器的特征的實(shí)例，
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器的結(jié)構(gòu)的原理，
圖4a-c示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)用定向耦合器的實(shí)例，
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器的第二實(shí)例，
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器的第三實(shí)例，以及
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器的特征的實(shí)例。
具體實(shí)施例方式圖1和2已經(jīng)結(jié)合對現(xiàn)有技術(shù)的描述進(jìn)行了描述。
圖3是對根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器原理的介紹。定向耦合器 300包括傳輸路徑，其包含傳輸導(dǎo)體310、地導(dǎo)體或信號地GND和它們 的電介質(zhì)間隙。在說明書和權(quán)利要求書中，"間隙"意味著空間，其中 在傳輸路徑上傳播的信號電磁場有效地存在。傳輸路徑的特征阻抗為 Zo。傳輸路徑的末端是其輸入端口 Pl,穿過傳輸路徑該末端被測量的前 向信號Sff到達(dá)定向耦合器，并且傳輸路徑的其它末端是其輸出端口 P2, 穿過該其它末端被測量的信號離開定向耦合器。此外，根據(jù)本發(fā)明，定向耦合器300還包括第一傳感導(dǎo)體 321和第二傳感導(dǎo)體322,第一傳感導(dǎo)體321和第二傳感導(dǎo)體322位于 傳輸路徑的間隙中，并且與傳輸導(dǎo)體平行。因此，定向耦合器具有兩側(cè) 基本耦合器和輔助耦合器?；抉詈掀骰诘谝粋鞲袑?dǎo)體321和傳輸導(dǎo) 體310之間的耦合，并且輔助耦合器基于第二傳感導(dǎo)體322和傳輸導(dǎo)體 之間的耦合。傳感導(dǎo)體的頭部末端，或接近輸入端口的末端一皮;波此電流 耦合，并還通過測量導(dǎo)體341而被電流耦合到定向耦合器的測量端口 P3。測量導(dǎo)體與信號地形成了傳輸線，傳輸線的特征阻抗例如為與傳輸 路徑之一相同的Zo。在該情況下，耦合到測量端口的外部電路的阻抗也 必須為Zo。由于連接了傳感導(dǎo)體的頭部末端，到通過第一傳感導(dǎo)體和信
號地形成的傳輸線的耦合信號和到通過第二傳感導(dǎo)體和信號地形成的 傳輸線的耦合信號(由信號在兩個方向上的傳播引起)在這些線的連接
點(diǎn)處被加在一起，并從而在測量端口被加在一起。讓我們表示
d產(chǎn)由前向信號Sff在通過第一傳感導(dǎo)體和信號地形成的傳輸線的
頭部末端處引起的耦合信號
。12=由前向信號Sff在通過第二傳感導(dǎo)體和信號地形成的傳輸線的
頭部末端處引起的耦合信號
C2產(chǎn)由反轉(zhuǎn)信號S^在通過第一傳感導(dǎo)體和信號地形成的傳輸線的 頭部末端處引起的耦合信號
。22=由反轉(zhuǎn)信號Srev在通過第二傳感導(dǎo)體和信號地形成的傳輸線的 頭部末端處引起的耦合信號。兩個傳感導(dǎo)體都明顯短于對應(yīng)于使用頻率的四分之一波，它
們的長度例如是波長人的1/20量級。傳感導(dǎo)體可具有不同的長度，在圖 3的實(shí)例中，第二傳感導(dǎo)體較短。由于傳感導(dǎo)體短，因此基礎(chǔ)和輔助耦 合器兩者的方向性都低。因此，從外側(cè)到達(dá)輸出端口 P2的反轉(zhuǎn)信號Srev 引起了相對強(qiáng)的、到相應(yīng)于第一和第二傳感導(dǎo)體的線頭部末端的耦合信
號。在根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器中，這些耦合信號C2!和C22具有相等 的電平但相反的相位。因此，在測量端口的、由反轉(zhuǎn)信號Srev引起的總 耦合信號為可忽略地小，由此使得整個定向耦合器的方向性變高。通過 適當(dāng)?shù)貥?gòu)建傳感導(dǎo)體的尺寸和定位傳感導(dǎo)體，耦合信號Cu和C22被布 置為具有相等的電平。通過在其尾部末端處的匹配元件331來匹配由第
一傳感導(dǎo)體321和地形成的傳輸線，以及通過在其尾部末端處將由第二
傳感導(dǎo)體和地形成的傳輸線保留為開路，使得相位也合適地反相。匹配
元件的阻抗z,典型是純阻性的。此外，匹配原件可具有用于調(diào)諧定向耦
合器(即用于確保所述相反相位)的電容性部件?；蛘撸赏ㄟ^放置在
傳輸線(通過第二傳感導(dǎo)體322和地形成的)尾部末端的調(diào)諧元件來實(shí) 現(xiàn)定向耦合器的調(diào)諧，該元件可能是可調(diào)整的。在圖3中，這種調(diào)諧元 件已經(jīng)被以虛線繪出，并且其阻抗被標(biāo)記為Z2。該阻抗例如是容性的， 并且絕對值較高。相應(yīng)于傳感導(dǎo)體的傳輸線終止方式除了影響耦合信號 的相位以外，還自然地影響它們的電平。通過前向信號Sff引起的耦合信號Cn和。12還將在相應(yīng)于傳 感導(dǎo)體的線的連接點(diǎn)處被加在一起。在該情況下，耦合信號并不彼此4氐
消，這是由于它們的相位差異并不大，并且耦合信號Cu的電平小于耦
合信號Cu的電平。后一個事實(shí)如下引起傳感導(dǎo)體被再布置，以使得 輔助耦合器的方向性更加低于基本耦合器的方向性，即C -C12〉CirC22。
由于C2尸C22，則Cn>C12。因此，僅僅前向信號Sff引起到測量端口的、
可測量總耦合信號(因?yàn)槭聦?shí)也必須這樣)。圖4a-c示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)用定向耦合器。圖4a是被拆 開的定向耦合器400的透視圖，以使得其大多數(shù)實(shí)質(zhì)傳導(dǎo)部分可見。定 向耦合器的傳輸路徑是共軸的，包括在該情況下是中間導(dǎo)體的傳輸導(dǎo)體 410和為信號地GND —部分的相對大塊外部導(dǎo)體405。外部導(dǎo)體包圍著 中間導(dǎo)體除了在其上的、與中間導(dǎo)體平行的開口。定向耦合器的傳感導(dǎo) 體421、 422位于開口處，并與外部導(dǎo)體的外表面齊平。它們是平4亍于 中間導(dǎo)體410的導(dǎo)體帶，中間導(dǎo)體在未示于圖4a中的小電介質(zhì)板的下 表面上，該小電介質(zhì)板覆蓋了外部導(dǎo)體的開口，即在傳輸路徑的空腔側(cè) 的表面上。因此，傳感導(dǎo)體在傳輸路徑的間隙中，并且因此在傳輸路徑 中傳播的信號的電磁場中。在所述板的上表面上，測量導(dǎo)體441垂直于 傳感導(dǎo)體，從測量導(dǎo)體到傳感導(dǎo)體422的頭部末端具有孔443。還有一 個類似的孔從測量導(dǎo)體到第 一傳感導(dǎo)體的頭部末端。在板之上有匹配元 件431,其一端穿過孔被連接到第一傳感導(dǎo)體的尾部末端，并且另一端 被連接到信號地。圖4b示出了屬于定向耦合器400的小電路板450。前述電 介質(zhì)板是該電路板的電介質(zhì)支撐部分。電路板在將測量導(dǎo)體441連接到 傳感導(dǎo)體421、 422的孔443處被示作截面圖。在該實(shí)例中，電路板450 具有兩個電介質(zhì)層，在它們之間具有與板尺寸相當(dāng)?shù)慕拥貙覩ND。接地 層相應(yīng)于傳感導(dǎo)體和測量導(dǎo)體形成了傳輸線的第二導(dǎo)體。另一方面，接 地層電閉合了在傳輸路徑的外部導(dǎo)體中的開口 ，已使得在傳輸路徑的空 腔中存在場。調(diào)整元件431的另一端穿過它自己的孔而被連接到接地層。 定向耦合器的測量端口 P3由測量導(dǎo)體441的外部末端和位于該處的接 地層組成。圖4c示出了從電路板450側(cè)看到的定向耦合器400。在電3各 板的上表面上，測量導(dǎo)體441和調(diào)整元件431是可見的。還是在圖4c 中繪出的是形成定向耦合器的輸入端口 Pl和輸出端口 P2的連接器，該 連接器被固定到定向耦合器的外部導(dǎo)體的平面端面。定向耦合器的測量導(dǎo)體也可例如經(jīng)過與傳感導(dǎo)體垂直的電 路板的下表面，在該情況下不需要用于傳感導(dǎo)體的孔。接地層在該情況 下可能定位在電路板的上表面上。調(diào)整元件431可能例如是固定電阻器或PIN二極管。在后一 種情況下，其電阻可能通過單獨(dú)的、用于調(diào)諧定向耦合器的控制電壓來 被調(diào)整。電阻的調(diào)整也可能通過微調(diào)電位器來自然實(shí)現(xiàn)。調(diào)諧還例如可 能通過與調(diào)整電阻器并聯(lián)的電容性部件來實(shí)現(xiàn)。這可能是固定或微調(diào)電 容器或電容二極管。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)用定向耦合器的第二實(shí)例。通過 將類似示于圖4a-c中電路板的電路板550固定到在同軸電纜外部導(dǎo)體 505中制造的開口，來構(gòu)建該定向耦合器。同軸電纜在電路板550處的 部分用作定向耦合器的傳輸路徑。還繪制在圖5中的是測量線570從定 向耦合器的測量端口開始。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)踐的實(shí)用的定向耦合器的第三實(shí) 例。被測量信號的傳輸路徑包括位于器件電路板PCB的上表面上的導(dǎo)體 帶610和位于電路板下表面上的與圖1所示公知結(jié)構(gòu)類似的接地層。第 一傳感導(dǎo)體621在導(dǎo)體帶610或傳輸導(dǎo)體旁邊，并且第二傳感導(dǎo)體622 位于傳輸導(dǎo)體另一側(cè)的相同點(diǎn)處。傳感導(dǎo)體的頭部末端通過跳線645被 在傳輸導(dǎo)體之上彼此相連。測量導(dǎo)體641對于其它部件而言實(shí)際上與第 一傳感導(dǎo)體621是同一導(dǎo)體帶，測量導(dǎo)體641起始于第一傳感導(dǎo)體621 的頭部末端并且垂直地遠(yuǎn)離傳輸導(dǎo)體。還在該實(shí)例中，匹配元件631凈皮 連接在第一傳感導(dǎo)體的尾部末端和信號地之間。傳輸路徑穿過其中的電路板也可能自然地是多層電路板。在 該情況下，傳輸導(dǎo)體帶及傳感導(dǎo)體和測量導(dǎo)體帶有優(yōu)勢地在兩個接地層 的電路板之內(nèi)。連接傳感導(dǎo)體頭部末端的導(dǎo)體可能在某中間層中。傳輸 導(dǎo)體和傳感導(dǎo)體可如圖6所示是平行的或疊放在電路板的不同層中。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器特征的實(shí)例。曲線701 示出了在測量端口處的、與前向信號電平成比例的信號電平變化，并且 曲線702示出了測量端口處的、與反轉(zhuǎn)信號電平成比例的信號電平變化。 曲線是通過根據(jù)圖4a-c的定向耦合器來測量的，在其中內(nèi)部導(dǎo)體的直徑 為7 mm并且外部導(dǎo)體的內(nèi)徑為16 mm。第一傳感導(dǎo)體的長度為約5 mm,并且第二傳感導(dǎo)體的長度約3 mm。這些傳感導(dǎo)體的距離為1 mm,
并且它們到傳輸導(dǎo)體的距離為10mm。通過微調(diào)電位器將定向耦合器調(diào) 諧到其最優(yōu)值。曲線701相應(yīng)于圖2中的曲線201,并且曲線702相應(yīng) 于圖2中的曲線202。因此，以分貝表達(dá)的系數(shù)差指示了方向性的數(shù)值。 從曲線可知，方向性在非常大的頻率范圍內(nèi)是良好的。相對于示于圖2 的現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)是非常明顯的。根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器的方向性在 約0.8-2.5 GHz范圍內(nèi)超出了 20 dB的數(shù)值。例如，在1.9-2.2 GHz范圍 中，方向性達(dá)到30dB或更好。在根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器的輸入端口中的回波耗損在實(shí) 踐中與頻率無關(guān)，這與公知定向耦合器形成對比。在耦合器的實(shí)例中(從 中測量了圖7的曲線)，回波耗損約15dB。在說明書和權(quán)利要求書中，前綴"下"和"上"僅僅用于解 釋說明的目的。它們與定向耦合器的工作位置無關(guān)。上文描述了根據(jù)本發(fā)明的定向耦合器結(jié)構(gòu)。它們的實(shí)現(xiàn)方式 可能在細(xì)節(jié)上與描述的不同。定向耦合器的傳輸路徑可以是公知傳輸線 結(jié)構(gòu)的任何類型。在由獨(dú)立權(quán)利要求1所設(shè)定的范圍內(nèi)，可通過不同方 式來應(yīng)用本發(fā)明的思想。
權(quán)利要求
1. 一種定向耦合器(300；400；600)，包括輸入端口(P1)；輸出端口(P2)；測量端口(P3)；傳輸路徑，其具有傳輸導(dǎo)體(310；410；610)、信號地(GND；405)及它們的間隙，以將被測量的信號從輸入端口引導(dǎo)到輸出端口；以及第一傳感導(dǎo)體(321；421；621)，其位于所述間隙中且與所述傳輸導(dǎo)體平行，以形成與所述傳輸路徑中的信號(Sff)的強(qiáng)度成比例的耦合信號，所述第一傳感導(dǎo)體的頭部末端被耦合到所述定向耦合器的所述測量端口，其特征在于在所述傳輸路徑的間隙中還存在平行于所述傳輸導(dǎo)體的第二傳感導(dǎo)體(322；422；622)，所述第一和第二傳感導(dǎo)體兩者都明顯短于對應(yīng)于使用頻率的四分之一波，所述傳感導(dǎo)體的頭部末端彼此連接并且還通過測量導(dǎo)體(341；441；641；645)連接到所述測量端口，并且所述傳感導(dǎo)體被從其尾部末端耦合到所述信號地，并被設(shè)計和定位成使得在所述傳感導(dǎo)體連接點(diǎn)處，由反轉(zhuǎn)信號(Srev)引起的耦合信號基本等于的它們的幅度且相位相反，以抵消掉它們。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其包括基于所述第一傳感導(dǎo) 體(321; 421; 621 )和所述傳輸導(dǎo)體(310; 410; 610)之間耦合的基 本耦合器和基于所述第二傳感導(dǎo)體(322; 422; 622 )和所述傳輸導(dǎo)體 之間耦合的輔助耦合器，其特征在于所述輔助耦合器的方向性明顯低于 所述基本耦合器的方向性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于所述傳輸路徑是 共軸的，在其外部導(dǎo)體(405; 505 )中存在與所述傳輸導(dǎo)體(410; 510) 平行的開口，以將所述傳感導(dǎo)體(421; 422 )定位到所述間隙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定向耦合器，其特征在于所述定向耦合器 包括覆蓋了所述開口的電路板(450),所述電路板包括連接到所述信號 地的接地層，所述第一傳感導(dǎo)體(421)和第二傳感導(dǎo)體(422 )是位于 所述電路板下表面上的導(dǎo)體帶，所述測量導(dǎo)體(441)是電路板的基本 上垂直于所述傳感導(dǎo)體的導(dǎo)體帶，并且調(diào)諧元件(431)位于固定到所 述調(diào)諧元件(431)的電路板上表面一側(cè)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，所述定向耦合器的傳輸路徑包括至少一個接地層(GND)和用作屬于器件電路板(PCB)的傳輸導(dǎo) 體的導(dǎo)體帶(610),其特征在于所述第一傳感導(dǎo)體(621)和第二傳感 導(dǎo)體(622 )和所述測量導(dǎo)體(641)是屬于所述電路板的導(dǎo)體帶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定向耦合器，其特征在于所述接地層位于 所述電路板(PCB)的下表面上，所述傳輸導(dǎo)體(610)和所述傳感導(dǎo)體 在所述電路板的上表面上，所述第一傳感導(dǎo)體(621)在所述傳輸導(dǎo)體 的一側(cè)上，并且所述第二傳感導(dǎo)體(622 )位于所述傳輸導(dǎo)體的另一側(cè)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定向耦合器，其中所述電路板是多層板， 其特征在于存在兩個接地層，并且所述傳輸導(dǎo)體和所迷傳感導(dǎo)體平行地 或一個在另 一個之上地位于這些接地層之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于所述第一傳感導(dǎo) 體通過基本上阻性匹配的元件(331; 431; 631 )從其尾部末端被耦合 到信號地，并且第二傳感導(dǎo)體通過相對高的阻抗而從其尾部末端被耦合 到信號地，作為所述在所述傳感導(dǎo)體的連接點(diǎn)處由相位相反的反轉(zhuǎn)信號 《I起耦合信號的布局的 一部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的定向耦合器，其特征在于所述匹配元件是 固定電阻器、微調(diào)電位器、或PIN二極管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的定向耦合器，其特征在于所述匹配元件 包括電阻器和可調(diào)整的電容性部件，所述可調(diào)整的電容性部件是電容二 極管或微調(diào)電容器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的定向耦合器，其特征在于所述相對高阻 抗意味著所述傳輸線具有開路的尾部末端。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的定向耦合器，其特征在于所述相對高阻抗由具有小電容的固定或可調(diào)整的電容器組成。
全文摘要
一種定向耦合器，其具有兩個傳感導(dǎo)體和與它們對應(yīng)的基本耦合器及輔助耦合器?；抉詈掀骰诘谝粋鞲袑?dǎo)體(421)和傳輸導(dǎo)體(410)之間的耦合，輔助耦合器基于第二傳感導(dǎo)體(422)和傳輸導(dǎo)體之間的耦合。由于基礎(chǔ)和輔助耦合器兩者的方向性都低，使得傳感導(dǎo)體明顯短于四分之一波。傳感導(dǎo)體的另一端部被互相連接，并且還連接到定向耦合器的測量端口。在傳感導(dǎo)體的連接點(diǎn)處由反轉(zhuǎn)信號引起的耦合信號被設(shè)置成絕對值相等但相位相反，在該情況下，在測定端口處的和信號小得可忽略不計。出于這個目的，例如，由第一傳感導(dǎo)體和地所形成的傳輸線以在其相對端部的匹配元件而結(jié)束，由第二傳感導(dǎo)體和地所形成的傳輸線在其相對端部保留為開路。終結(jié)阻抗可以是可調(diào)整的，從而使得定向耦合器是可調(diào)諧的。在這種方式中，總定向耦合器的方向性依靠第二傳感導(dǎo)體而被改善。定向耦合器被小尺寸化，并且在非常大的頻率范圍中實(shí)現(xiàn)了良好的方向性。
文檔編號H01P5/18GK101390249SQ200780006870
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者M·特沃 申請人:電力波科姆特克公司