CN108987868A - 一种频率可调谐平面巴伦 - Google Patents

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房少军
郭晓建
刘宏梅
王钟葆
傅世强
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices

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Abstract

本发明公开了一种频率可调谐平面巴伦，包括：介质基板；所述介质基板上设置有第一变容二极管加载平行耦合线、第二变容二极管加载平行耦合线和50Ω微带线；所述第一变容二极管加载平行耦合线与第二变容二极管加载平行耦合线相连接，所述第一变容二极管加载平行耦合线和第二变容二极管加载平行耦合线与50Ω微带线相连接。本发明提供的一种频率可调谐平面巴伦能够实现工作频率随变容二极管的电容值不同而改变，实现频率可调谐的范围为103％且具有完美的阻抗匹配，同时具有易加工、体积小和低成本的特点，适于广泛推广。

Description

一种频率可调谐平面巴伦
技术领域
本发明属于电子技术领域中的微波器件领域，具体为一种频率可调谐平面巴伦。
背景技术
巴伦是射频电路中一种重要的部件，它可以将不平衡输入信号转换为平衡输出信号。巴伦广泛应用于无线和移动通信***中，如倍频器、混频器、推挽式功率放大器和天线馈电网络。Marchand于1944年首次提出了基于TEM模的同轴传输线巴伦结构，随着微波电路和微波集成电路的发展，平面巴伦得到广泛重视和研究，平面巴伦具有体积小、易于集成等特点，大部分平面巴伦根据Marchand巴伦设计得到。
随着无线通信技术的发展，对于能够实现多频段覆盖的可重构通信***的需求越来越迫切，各种可重构和频率可调的微波元件得到了广泛的研究和开发。如功率分配器，滤波器，耦合器。目前现有技术中频率可调谐平面巴伦的阻抗匹配较差，其中回波损耗均小于20dB，且频率可调谐范围较窄，可调相对带宽小于50％。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种频率可调谐平面巴伦，包括：介质基板；所述介质基板上设置有第一变容二极管加载平行耦合线、第二变容二极管加载平行耦合线和50Ω微带线；所述第一变容二极管加载平行耦合线与第二变容二极管加载平行耦合线相连接，所述第一变容二极管加载平行耦合线和第二变容二极管加载平行耦合线与50Ω微带线相连接；所述第一变容二极管加载平行耦合线和第二变容二极管加载平行耦合线结构相同，所述第一变容二极管加载平行耦合线包括第一微带线、第二微带线、第一变容二极管第二变容二极管和第三变容二极管，所述第一变容二极管和第二变容二极管跨接在所述第一微带线和第二微带线之间；所述第三变容二极管跨接在第一微带线和地之间；所述第三变容二极管跨接在第二微带线和地之间；所述第二变容二极管和第三变容二极管设置于第一变容二极管加载平行耦合线的中部；所述50Ω微带线包括输入微带线、第一输出微带线、第二输出微带线。
所述输入微带线与第一变容二极管加载平行耦合线的一端相连接；所述第一输出微带线与第一变容二极管加载平行耦合线的一端相连接；所述第二输出微带线与第二变容二极管加载平行耦合线的一端相连接；所述第一变容二极管加载平行耦合线的一端与第二变容二极管加载平行耦合线的一端相连接。
所述第一微带线和第二微带线的电长度为该频率可调谐平面巴伦最高调谐频率对应波长的1/4；所述第一变容二极管和第二变容二极管间的距离为所述频率可调谐平面巴伦最高调谐频率对应波长的1/12。
通过改变所述第一变容二极管、第二变容二极管和第三变容二极管的电容值对频率进行可调谐控制。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种频率可调谐平面巴伦能够实现工作频率随变容二极管的电容值不同而改变，实现频率可调谐的范围为103％且具有完美的阻抗匹配，同时具有易加工、体积小和低成本的特点，适于广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述频率可调谐平面巴伦的结构示意图；
图2为本发明所述频率可调谐平面巴伦回波损耗随电容值变化的曲线图；
图3为本发明所述频率可调谐平面巴伦输出端口间幅度差随电容值变化的曲线图；
图4为本发明所述频率可调谐平面巴伦输出端口间相位差随电容值变化的曲线图；
图中：1、介质基板，2、第一变容二极管加载平行耦合线，3、第一变容二极管加载平行耦合线，4、50Ω微带线，21、第一微带线，22、第二微带线，23、第一变容二极管A，24、第三变容二极管A，25、第二变容二极管，26、第三变容二极管B，27、第一变容二极管B，41、输入微带线，42、第一输出微带线，43、第二输出微带线。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种频率可调谐平面巴伦，其特征在于包括介质基板1；所述介质基板1上设置有第一变容二极管加载平行耦合线2、第二变容二极管加载平行耦合线3和50Ω微带线4；所述第一变容二极管加载平行耦合线2和第二变容二极管加载平行耦合线3结构相同。其中第一变容二极管23-27包括第一变容二极管A 23和第一变容二极管B 27。第三变容二极管24-26包括第三变容二极管A 24和第三变容二极管B 26。
所述第一变容二极管加载平行耦合线2包括第一微带线21、第二微带线22、第一变容二极管A23、第一变容二极管27、第二变容二极管25、第三变容二极管24和第三变容二极管B26。所述50Ω微带线4包括输入微带线41、第一输出微带线42、第二输出微带线43。进一步地，所述50Ω微带线41与第一变容二极管加载平行耦合线2的A端连接；所述50Ω微带线42与第一变容二极管加载平行耦合线2的B端连接；所述50Ω微带线43与第二变容二极管加载平行耦合线3的C端连接；所述第一变容二极管加载平行耦合线2的D端与第二变容二极管加载平行耦合线3的F端连接。进一步地，所述第一微带线21和第二微带线22的电长度为所述频率可调谐平面巴伦最高调谐频率对应波长的1/4。所述第一变容二极管23-27和第二变容二极管25跨接在所述第一微带线21和第二微带线22之间；所述第三变容二极管24跨接在第一微带线21和地之间；所述第三变容二极管B26跨接在第二微带线22和地之间；所述第二变容二极管25和第三变容二极管24-26置于第一变容二极管加载平行耦合线2的中部；所述第一变容二极管23-27和第二变容二极管25间的距离为所述频率可调谐平面巴伦最高调谐频率对应波长的1/12。进一步地，通过改变所述第一变容二极管A23、第一变容二极管27、第二变容二极管25、第三变容二极管24和第三变容二极管B26的电容值实现频率可调谐。
本发明所述介质基板1用于支撑第一变容二极管加载平行耦合线2、第二变容二极管加载平行耦合线3和50Ω微带线4；所述第一变容二极管23-27电容值为C1，第二变容二极管25的电容值为C2，第三变容二极管24-26的电容值为C3；所述频率可调谐平面巴伦能够实现工作频率随变容二极管的电容值不同而改变，实现频率可调谐，同时具有易加工、体积小和低成本的特点，适于广泛推广。
下面描述本发明的具体实施例。
本实施例频率可调谐平面巴伦的频率可调范围为0.8～2.5GHz，平行耦合微带线的偶模阻抗为120.7Ω、奇模阻抗为77.3Ω。
通过调节第一变容二极管、第二变容二极管、第三变容二极管的电容值C1、C2、C3实现频率可调谐，变容二极管的电容值和调谐的中心频率对应关系如下表所示：
图2示出了发明所述频率可调谐平面巴伦回波损耗随电容值变化的曲线图，在0.8GHz到2.5GHz的频率范围内，在调谐的中心频率处回波损耗均大于50dB。图3示出了本发明所述频率可调谐平面巴伦输出端口间幅度差随电容值变化的曲线图，在0.8GHz到2.5GHz的频率范围内，在调谐的中心频率处输出端口间幅度差为0dB。图4示出了本发明所述频率可调谐平面巴伦输出端口间相位差随电容值变化的曲线图，在0.8GHz到2.5GHz的频率范围内，在调谐的中心频率处输出端口间相位差为180°。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种频率可调谐平面巴伦，其特征在于包括：介质基板(1)；所述介质基板(1)上设置有第一变容二极管加载平行耦合线(2)、第二变容二极管加载平行耦合线(3)和50Ω微带线(4)；所述第一变容二极管加载平行耦合线(2)与第二变容二极管加载平行耦合线(3)相连接，所述第一变容二极管加载平行耦合线(2)和第二变容二极管加载平行耦合线(3)与50Ω微带线(4)相连接；所述第一变容二极管加载平行耦合线(2)和第二变容二极管加载平行耦合线(3)结构相同，所述第一变容二极管加载平行耦合线(2)包括第一微带线(21)、第二微带线(22)、第一变容二极管(23—27)、第二变容二极管(25)和第三变容二极管(24—26)，所述第一变容二极管(23—27)和第二变容二极管(25)跨接在所述第一微带线(21)和第二微带线(22)之间；所述第三变容二极管(24)跨接在第一微带线(21)和地之间；所述第三变容二极管(26)跨接在第二微带线(22)和地之间；所述第二变容二极管(25)和第三变容二极管(24—26)设置于第一变容二极管加载平行耦合线(2)的中部；所述50Ω微带线(4)包括输入微带线(41)、第一输出微带线(42)和第二输出微带线(43)。
2.根据权利要求1所述的频率可调谐平面巴伦，其特征在于：所述输入微带线(41)与第一变容二极管加载平行耦合线(2)的一端相连接；所述第一输出微带线(42)与第一变容二极管加载平行耦合线(2)的一端相连接；所述第二输出微带线(43)与第二变容二极管加载平行耦合线(3)的一端相连接；所述第一变容二极管加载平行耦合线(2)的一端与第二变容二极管加载平行耦合线(3)的一端相连接。
3.根据权利要求1所述的频率可调谐平面巴伦，其特征在于：所述第一微带线(21)和第二微带线(22)的电长度为该频率可调谐平面巴伦最高调谐频率对应波长的1/4；所述第一变容二极管(23—27)和第二变容二极管(25)间的距离为所述频率可调谐平面巴伦最高调谐频率对应波长的1/12。
4.根据权利要求1所述的频率可调谐平面巴伦，其特征在于，通过改变所述第一变容二极管(23—27)、第二变容二极管(25)和第三变容二极管(24—26)的电容值对频率进行可调谐控制。
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