本發(fā)明涉及微波毫米波集成電路功率分配/合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于微波毫米波集成電路功率分配/合成技術(shù)領(lǐng)域的新型寬帶3dB 90°電橋。

背景技術(shù)：

微波毫米波系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展很大程度上取決于其輸出功率，但單個(gè)器件的輸出功率總是有一定限度的，很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。因此在要得到高功率輸出的系統(tǒng)中，就需要使用多個(gè)放大器進(jìn)行功率合成以滿足所需要的大功率輸出的要求或者反過(guò)來(lái)進(jìn)行功率的分配。

隨著微波毫米波微電子技術(shù)在系統(tǒng)應(yīng)用的深入開展，微波毫米波功率合成/分配器在無(wú)線通信、雷達(dá)、遙控遙感、微波測(cè)量等領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)寬頻帶、低損耗的功率合成/分配器具有日趨重大的實(shí)際意義與迫切性。傳統(tǒng)的3dB電橋工作頻帶較窄，而lange耦合器雖然工作頻帶較寬，但lange耦合器要求交指間距很細(xì)，交指寬度很細(xì)，且需要金絲鍵合等這些復(fù)雜的加工工藝，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于加工裝配。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種新型寬帶3dB90°電橋，能夠在較寬的工作頻帶的條件下完成功率分配/合成，并具有結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單緊湊、易于加工裝配等特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種新型寬帶3dB90°電橋，包括端口一7、端口二8、端口三9和端口四10，其中端口一7為輸入端口，端口二8和端口三9為輸出端口，端口四10為隔離端口，所述端口一7和端口二8之間連接第一微帶線1，所述端口三9和端口四10之間連接第二微帶線2，所述第一微帶線1和第二微帶線2相互平行；

在第一微帶線1靠近端口一7處和第二微帶線2靠近端口四10處跨接第三微帶線3，所述第三微帶線3與第一微帶線1和第二微帶線2相互垂直；

在第一微帶線1靠近端口二8處和第二微帶線2靠近端口三9處跨接第四微帶線4，所述第四微帶線4與第一微帶線1和第二微帶線2相互垂直；

在第一微帶線1和第二微帶線2的中心位置之間連接第五微帶線5，所述第五微帶線5與第一微帶線1和第二微帶線2相互垂直；

在第三微帶線3和第四微帶線4的中心位置之間連接第六微帶線6，所述第六微帶線6與第三微帶線3和第四微帶線4相互垂直，所述第五微帶線5與第六微帶線6正交交叉。

具體的，所述第一微帶線1和第二微帶線2的特性阻抗為50Ω，電長(zhǎng)度為7π/6。

具體的，所述第三微帶線3和第四微帶線4的特性阻抗為100Ω，電長(zhǎng)度為π/2。

具體的，所述第五微帶線5的特性阻抗為50Ω，電長(zhǎng)度為π/2。

具體的，所述第六微帶線6的特性阻抗為100Ω，電長(zhǎng)度為7π/6。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明中正交交叉的第五微帶線5和第六微帶線6能夠調(diào)整輸出兩路幅度不平衡度，還能調(diào)整整個(gè)電路的工作帶寬；本發(fā)明提供的新型寬頻帶3dB90°電橋工作帶寬相比于傳統(tǒng)的3dB 90°微帶二分支電橋要大的多，與lange耦合器的工作帶寬相當(dāng)；且與lange耦合器相比插入損耗更??；本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單緊湊、加工簡(jiǎn)單，適合在微波毫米波領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB 90°電橋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是T型節(jié)的等效電路。

圖3是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB90°電橋在L波段下的電磁仿真結(jié)果。

圖4是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB 90°電橋在S波段下的電磁仿真結(jié)果。

圖5是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB 90°電橋在C波段下的電磁仿真結(jié)果。

圖6是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB 90°電橋在X波段下的電磁仿真結(jié)果。

圖7是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB 90°電橋在Ku波段下的電磁仿真結(jié)果。

圖8是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB 90°電橋在K波段下的電磁仿真結(jié)果。

圖9是本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB 90°電橋在Ka波段下的電磁仿真結(jié)果。

其中，圖3至圖9中的圖(a)是指兩個(gè)輸出端口端口二8和端口三9的輸出信號(hào)之間的相位差，圖(b)中的S(1，1)是指輸入端口即端口一7的回波損耗，S(1，2)是指由輸入端口端口一7傳播到一個(gè)輸出端口即端口二8的傳輸系數(shù)，S(1，3)是指由輸入端口端口一7傳播到另一個(gè)輸出端口即端口三9的傳輸系數(shù)，S(1，4)是指兩個(gè)輸出端口端口二8和端口三9的輸出信號(hào)之間的隔離度。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供的一種新型寬帶3dB90°電橋如圖1所示，包括端口一7、端口二8、端口三9和端口四10，其中端口一7為輸入端口，端口二8和端口三9為輸出端口，端口四10為隔離端口，所述端口一7和端口二8之間連接第一微帶線1，所述端口三9和端口四10之間連接第二微帶線2，所述第一微帶線1和第二微帶線2相互平行；在第一微帶線1靠近端口一7處和第二微帶線2靠近端口四10處跨接第三微帶線3，所述第三微帶線3與第一微帶線1和第二微帶線2相互垂直；在第一微帶線1靠近端口二8處和第二微帶線2靠近端口三9處跨接第四微帶線4，所述第四微帶線4與第一微帶線1和第二微帶線2相互垂直；在第一微帶線1和第二微帶線2的中心位置之間連接第五微帶線5，所述第五微帶線5與第一微帶線1和第二微帶線2相互垂直；在第三微帶線3和第四微帶線4的中心位置之間連接第六微帶線6，所述第六微帶線6與第三微帶線3和第四微帶線4相互垂直，所述第五微帶線5與第六微帶線6正交交叉。

該新型寬帶3dB 90°電橋通過(guò)引入一個(gè)正交交叉結(jié)構(gòu)來(lái)擴(kuò)大工作帶寬，與傳統(tǒng)3dB 90°電橋相比擴(kuò)大了工作帶寬，并具有端口駐波良好，端口隔離度高，兩路輸出幅度不平衡度好等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在較寬的工作頻帶的條件下，完成功率分配/合成的功能。

進(jìn)一步的是，工作帶寬的擴(kuò)大可以通過(guò)以下方面進(jìn)行分析：一個(gè)微帶T型節(jié)的等效電路圖如圖2所示，這個(gè)電納制約著帶寬，由于本發(fā)明提供的新型寬頻帶3dB 90°電橋出現(xiàn)了多個(gè)T型節(jié)，總體上會(huì)起到抵消電納的作用，從而增加了工作帶寬。

進(jìn)一步的是，連接于端口一7和端口二8之間的第一微帶線1與連接于端口三9和端口四10之間的第二微帶線2為微帶線主支路；第三微帶線3和第四微帶線4為分支微帶線；正交交叉的第五微帶線5和第六微帶線6起著調(diào)整輸出兩路幅度不平衡度的作用，另外還起到調(diào)整整個(gè)電路的工作帶寬的作用。

實(shí)施例：選取新型寬帶3dB90°電橋分別在L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段和Ka波段下進(jìn)行仿真。實(shí)例中，基片采用Duroid5880，厚度為0.254毫米；微帶線采用銅，厚度為0.018mm，外圍的腔體采用硬鋁。

如圖3至圖9分別為本發(fā)明提供的新型寬帶3dB90°電橋分別在L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段和Ka波段下在電磁仿真中的仿真示意圖，總結(jié)以上仿真結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)其在各個(gè)頻段內(nèi)的幅度不平衡度不超過(guò)0.8dB，端口的回波損耗與輸出端口之間的隔離度也均在-17dB以下，相對(duì)帶寬在30.6％～46.7％之間，均能收到不錯(cuò)的效果。

在該實(shí)施例中，處于Ka波段的新型寬帶3dB 90°電橋工作頻率為28GHz-39GHz。

如圖9(a)所示為本發(fā)明提供的一種新型寬頻帶3dB90°電橋在Ka波段(28GHz-39GHz)下的S(1，2)與S(1，3)相位差仿真結(jié)果，圖9(b)所示在Ka波段(28GHz-39GHz)下的S(1，1)、S(1，2)、S(1，3)、S(1，4)幅度仿真結(jié)果，整個(gè)新型寬帶3dB 90°電橋的S(1，1)在-20dB以下，隔離度S(1，4)在-20dB以下，S(1，2)在-3.46dB～-2.83dB范圍內(nèi)，S(1，3)在-3.44dB～-2.89dB范圍內(nèi)；S(1，2)與S(1，3)輸出幅度不平衡度不超過(guò)0.6dB，S(1，2)與S(1，3)的輸出相位差在90°左右，相對(duì)帶寬為

總結(jié)L波段到Ka波段的新型寬帶3dB90°電橋，其相對(duì)帶寬處于30.6％～46.7％的范圍內(nèi)，第一微帶線1、第二微帶線2和第六微帶線6的電長(zhǎng)度在7π/6左右，第三微帶線3、第四微帶線4和第五微帶線5的電長(zhǎng)度在π/2左右，第一微帶線1和第二微帶線2的特性阻抗大約為50Ω，第三微帶線3和第四微帶線4的特性阻抗大約為100Ω，第五微帶線5的特性阻抗大約為50Ω，第六微帶線6的特性阻抗大約為100Ω。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。