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针对传统双频耦合器工作带宽窄的问题,提出了一种基于阶梯阻抗谐振器(SIR)的双频宽带分支耦合器设计方法。通过调节SIR的阻抗,可以在工作的双频段(高低频段)上灵活地调节耦合器谐振频率的位置和耦合器的带宽。最后设计并加工了一个工作在2.20和5.50GHz的双频宽带3dB分支耦合器。该耦合器覆盖了全球移动通讯系统的1.80GHz频段和无线局域网系统的2.45、5.25、5.80GHz频段。测量结果与仿真结果吻合良好,验证了文中双频宽带耦合器设计方法的有效性。
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华 南 理 工 大 学 学 报 自 然 科 学 版
第 卷 第 期
Journal of South China University of Technology
VolNo
年 月
Natural Science Edition
May
文章编号 X
收稿日期
基金项目 国家自然科学基金资助项目U国家自然科学青年基金资助项目
作者简介 褚庆昕男博士教授主要从事射频器件与电路的理论与技术计算通信电磁学及现代通信天线研究
Email qxchuscuteducn
基 于 SIR 结 构 的 双 频 宽 带 耦 合 器
褚庆昕杨琳林峰
华南理工大学 电子与信息学院 广东 广州
摘要 针对传统双频耦合器工作带宽窄的问题提出了一种基于阶梯阻抗谐振器SIR
的双频宽带分支耦合器设计方法通过调节 SIR 的阻抗可以在工作的双频段高低频段
上灵活地调节耦合器谐振频率的位置和耦合器的带宽最后设计并加工了一个工作在
和 GHz 的双频宽带 dB 分支耦合器该耦合器覆盖了全球移动通讯系统的 GHz
频段和无线局域网系统的 GHz 频段测量结果与仿真结果吻合良好验
证了文中双频宽带耦合器设计方法的有效性
关键词 分支耦合器 阶跃阻抗谐振器 双频 宽带
中图分类号 TN doi jissnX
定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器
广泛应用在微波系统中在微波信号发生器中的功
率监视频率监视功率合成微波接收机中的混频
器单脉冲收发雷达系统的和差网络等都要应用定
向耦合器随着通信技术的发展越来越多的通信系
统要求工作在两个或者多个频段例如
GHz 的无线局域网WLAN系统频段 GHz
和 GHz 的全球移动通讯系统GSM频段文献
基于组合谐振器设计了三频滤波器而双频宽
带耦合器作为一种应用广泛的无源器件成为近年来
的研究热点设计出双频分支耦合器的方法有采用
型或 T 型双频传输线代替传统的四分之一波长
传输线
在耦合器的端口处加入开路枝节或短路
枝节
优化耦合器上四分之一波长传输线的参
数
引入交叉耦合分支线
在耦合器分支线上
加入开路或短路枝节线
然而这些双频耦合器
的尺寸较大并且只单独讨论了耦合器在 WLAN 频
段内或 GSM 频段内的窄带特性很少提及覆盖这两
个通信频段的宽带特性
文献设计出一个符合 WLAN 通信系统要求
的三分支双频宽带耦合器基于文献的思路本
研究提出了一种四分支双频宽带耦合器其中两条
分支线采用阶梯阻抗谐振器SIR在双频段内引
入较多的谐振点通过改变 SIR 的阻抗可以在工作
的双频段高低频段 上灵活地调节耦合器谐振频
率的位置和耦合器的带宽使得耦合器能覆盖 GSM
和 WLAN 系统的通信频段
四分支双频宽带耦合器的电路设计
本研究提出的四分支双频宽带耦合器的结构如
图 所示图中 Z
Z
为耦合器各分支线的阻抗四
段平行的分支线电长度约等于中心频率处的二分一
波长水平传输线的电长度约为中心频率处的四分一
波长
根据文献介绍的奇偶模法将耦合器简化
成二端口网络如图 所示依次推导出偶模与奇模的
传输系数和反射系数 T
e
e
T
o
o
如欲使耦合器输入
端完全匹配同时 端口完全隔离必须满足
o
e
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