一种方向性定向桥制造技术

本发明专利技术公开了一种方向性定向桥，属于电子电路技术领域，该方向性定向桥包括了第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3以及三层PCB电路板。电路板顶层电路包含了电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、同轴电缆H和若干个铁氧体磁珠F；电路中层由Rogers 4350和FR4绝缘介质层组成；电路底层为GND(地层)。本发明专利技术结构设计简单，工作频率较宽，在工作频率0.1GHz

【技术实现步骤摘要】
一种方向性定向桥


[0001]本专利技术属于电子电路
，具体涉及一种方向性定向桥。

技术介绍

[0002]方向性定向桥是一种非常重要的定向耦合器，常用于矢量网络分析仪中，在矢量网络分析仪中起着非常重要的作用。定向耦合器通常用于微波系统中对信号的采样和组合，定向耦合器非常重要的作用是对入射波和反射波的信号分离，从而对网络系统进行测量。入射波和反射波之间这种分离的度量(称为方向性)会影响网络测量系统的测量精度。定向耦合器方向性越高，网络测量系统的测量精度越高。因此，方向性是定向耦合器的一个特别重要的性能度量，如何提高定向耦合器的方向性具有很重要的研究意义。
[0003]定向耦合器是在射频系统中用来分离正向和反向传输的器件，是矢量网络分析仪的关键部件。常见的定向耦合器有带状线耦合器，带状线耦合器的具体特征为在印刷电路板PCB的内层有两条紧密放置的线，但是其在较低频率下耦合度非常低，这导致接收器输入功率在低频时非常低，受信号噪声影响较大，造成测量不准确。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的基础上，本专利技术提出了一种方向性定向桥结构设计。方向性定向桥是基于惠斯通电桥的变体结构，实现定向桥在工作频率0.1GHz
‑
4.4GHz频率下具有良好的方向性。方向性定向桥在0.1GHz
‑
1.5GHz频率下方向性优于30dB，在1.5GHz
‑
4.4GHz频率下方向性优于20dB，并且定向桥电路实现较为简单且制作简单且成本较低，性价比较高。
>[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种方向性定向桥，包括了第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3以及三层PCB电路板。三层PCB电路板的顶层PCB电路板包含了电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、同轴电缆H和若干个铁氧体磁珠F；中层PCB电路板由绝缘介质层组成；底层PCB电路板为GND(地层)。电阻R1一端和电阻R2一端共同接第三端口P3，R1另一端和电容C1一端串联，电容C1另一端与电阻R9一端共同连接同轴电缆H内导体，电阻R9另一端接第一端口P1，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8并联，并联一端接地，并联另一端与电阻R2的另一端共同接同轴电缆H外导体一端，同轴电缆H外导体另一端接地。
[0007]方向性定向桥有四个主要技术指标：插入损耗IL、耦合度C、隔离度I和方向性D。其中插入损耗IL是第二端口P2的输出功率和第一端口P1的输入功率之比；耦合度C是第三端口P3的输出功率和第一端口P1的输入功率之比；隔离度I是第二端口P3的输出功率和第三端口P2的输入功率之比。方向性定向桥的方向性D＝I
‑
(C+IL)。
[0008]所述第一端口P1为定向桥的输入端，第二端口P2为定向桥的直通端，第三端口P3为定向桥的耦合端。
[0009]所述同轴电缆H构成传输线变压器。
[0010]所述定向桥第一端口P1到第二端口P2中传输线变压器构成方向性定向桥的直通臂，定向桥第一端口P1到第三端口P3中电阻R1和电容C1串联构成方向性定向桥的耦合臂。
[0011]所述定向桥第二端口P2到第三端口P3具有方向性定向桥的隔离特性。
[0012]所述PCB电路板为三层印刷电路板层结构，第一层为Rogers RO4350微波层压材料，第二层和第三层为FR4玻璃纤维材料。
[0013]所述三层PCB电路板中间均进行镂空，用于安放同轴电缆H与铁氧体磁珠F。
[0014]所述同轴电缆H和套在同轴电缆H上的铁氧体磁珠F组成同轴巴伦电路。同轴电缆的内导体一端连接第一端口P1，内导体的另一端连接第二端口P2。同轴电缆的外导体的一端与电阻R2进行串行连接，外导体的另一端接地，这样形成了一个巴伦结构的1：1传输线变压器。铁氧体磁珠F悬挂在同轴电缆靠近第二端口P2的一端。
[0015]SMA连接器分别位于定向电桥的三个端口处，为了改善传输线在第一端口与第三端口的匹配，第一端口与第三端口SMA连接器成锥形结构。
[0016]所述传输线变压器采用的同轴电缆H为RG405系列电缆的一部分，形成一个巴伦变压器，同轴电缆的内导体到外导体具有恒定的50欧姆特性阻抗。
[0017]所述铁氧体磁珠F采用锰锌铁氧体磁珠，初始相对磁导率为μ＝10000。
[0018]所述三层PCB电路板上具有若干个过孔，过孔围绕第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3以及传输线分布，方向性定向桥中各器件之间通过传输线连接。
[0019]所述电阻R3、电阻R4、电阻R5位于同轴电缆左侧，电阻R6、电阻R7、电阻R8位于同轴电缆右侧。电阻R3和电阻R4距离为2mm，电阻R4和R5距离为6mm。电阻R6和电阻R7距离为2mm，电阻R7和R8距离为6mm。
[0020]本专利技术具有以下的特点和有益效果：
[0021]方向性定向桥的结构设计简单，工作频率较宽，其在工作频率0.1GHz
‑
4.4GHz频率下具有良好的方向性。方向性定向桥在0.1GHz
‑
1.5GHz频率下方向性优于30dB，在1.5GHz
‑
4.4GHz频率下方向性优于20dB。定向桥电路实现较为简单且制作成本较低，性价比较高。
附图说明
[0022]图1为方向性定向桥电路示意图；
[0023]图2为三层印刷电路板层示意图；
[0024]图3为定向桥在HFSS中PCB示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例中方向性定向桥的EM仿真示意图。
具体实施方式
[0026]一种方向性定向桥包括了第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3以及三层PCB电路板。三层PCB电路板的顶层PCB电路板包含了电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、同轴电缆H和一个铁氧体磁珠F，如图1所示。
[0027]如图2所示所述PCB电路板为三层印刷电路板层结构，第一层为Rogers RO4350微波层压材料，第二层和第三层为FR4玻璃纤维材料。
[0028]实施例1
[0029]所述如图3所示，电阻R1一端和电阻R2一端共同接第三端口P3，R1另一端和电容C1
一端串联，电容C1另一端与电阻R9一端共同连接同轴电缆H内导体，电阻R9另一端接第一端口P1，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8并联，并联一端接地，并联另一端与电阻R2的另一端共同接同轴电缆H外导体一端，同轴电缆H外导体另一端接地。
[0030]SMA连接器分别位于定向电桥的三个端口处，第一端口P1处的SMA连接器内导体作为输入激励，SMA连接器的外导体接地。第三端口P3处的SMA连接器内导体作为耦合端口的激励，SMA连接器外导体接地，第二端口P2处的S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方向性定向桥，其特征在于，包括第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3以及三层PCB电路板；所述三层PCB电路板的顶层PCB电路板包含了电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、同轴电缆H和若干个铁氧体磁珠F；中层PCB电路板由绝缘介质层组成；底层PCB电路板为地层；所述电阻R1一端和电阻R2一端共同接第三端口P3，R1另一端和电容C1一端串联，电容C1另一端与电阻R9一端共同连接同轴电缆H内导体，电阻R9另一端接第一端口P1；电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8并联，并联一端接地，并联另一端与电阻R2的另一端共同接同轴电缆H外导体一端，同轴电缆H外导体另一端接地。2.根据权利要求1所述的一种方向性定向桥，其特征在于，所述方向性定向桥有四个技术指标：插入损耗IL、耦合度C、隔离度I和方向性D；所述插入损耗IL是第二端口P2的输出功率和第一端口P1的输入功率之比；耦合度C是第三端口P3的输出功率和第一端口P1的输入功率之比；隔离度I是第二端口P3的输出功率和第三端口P2的输入功率之比；方向性定向桥的方向性D＝I
‑
(C+IL)。3.根据权利要求1所述的一种方向性定向桥，其特征在于，所述第一端口P1为定向桥的输入端，第二端口P2为定向桥的直通端，第三端口P3为定向桥的耦合端；所述同轴电缆H构成传输线变压器；所述定向桥第一端口P1到第二端口P2中传输线变压器构成方向性定向桥的直通臂，定向桥第一端口P1到第三端口P3中电阻R1和电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福洪，雷龙杰，易志强，丁雪涛，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：