一种馈电型耦合器[发明专利]

*CN102810705A*

(10)申请公布号 CN 102810705 A(43)申请公布日 2012.12.05

(12)发明专利申请

(21)申请号 201210270305.5(22)申请日 2012.07.31

(71)申请人南京东恒通信科技有限公司

地址210032 江苏省南京市浦口区浦泗路

18号泰山街道科技创新园06幢(72)发明人曲梅 孙焕发

(74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任

公司 32112

代理人王玉梅(51)Int.Cl.

H01P 5/12(2006.01)H01P 5/16(2006.01)H01P 5/18(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页权利要求书1页 说明书4页 附图5页

()发明名称

一种馈电型耦合器(57)摘要

本发明提供一种馈电型耦合器，其包括输入端、直通输出端、第一耦合输出端、第二耦合输出端、连接在输入端和直通输出端之间的主导体、连接在第一耦合输出端与第二耦合输出端之间的耦合导体，以及连接在输入端与第一耦合输出端之间的馈电模块；馈电模块包括电感和电容，电感串接于输入端与第一耦合输出端之间；电容一端连接在电感的一端上，另一端接地。本发明的馈电模块能够对耦合端进行馈电，以实现网络覆盖中每个分支天线皆可进行馈电，获得不良信号的反馈，以节约资源，降低成本。CN 102810705 ACN 102810705 A

权 利 要 求 书

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1. 一种馈电型耦合器，其包括输入端、直通输出端、第一耦合输出端、第二耦合输出端，以及连接在输入端和直通输出端之间的主导体，和连接在第一耦合输出端与第二耦合输出端之间的耦合导体；其特征是，还包括连接在输入端与第一耦合输出端之间的馈电模块；

馈电模块包括电感和电容，电感串接于输入端与第一耦合输出端之间；电容一端连接在电感的一端上，另一端接地。

2. 根据权利要求1所述的馈电型超宽频耦合器，其特征是，所述馈电模块中，电容包括第一电容和第二电容；第一电容和第二电容的一端分别连接在电感的两端上。

3. 根据权利要求1或2所述的馈电型超宽频耦合器，其特征是，还包括负载电阻，负载电阻一端连接第二耦合输出端，另一端接地。

4. 根据权利要求3所述的馈电型超宽频耦合器，其特征是，还包括隔离电容，隔离电容与负载电阻串接于第二耦合输出端与接地端之间。

5. 根据权利要求3所述的馈电型超宽频耦合器，其特征是，馈电模块中，电感的取值范围为500nH-700nH，线圈数量为10圈。

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说 明 书一种馈电型耦合器

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技术领域

[0001]

本发明涉及微波器件技术领域，特别是用于厘米波组件与系统设计的一种馈电型

耦合器。背景技术

耦合器在如今的通信业应用非常广泛，特别是室内网络覆盖系统中，耦合器是一

个重要的组件，其通过电磁耦合方式进行信号的不等份分配和功率合成，对每个终端天线进行信号输出。在应用中，通常要求耦合器器件具有损耗低、频带宽、低互调等特点。[0003] 现有技术中，耦合器通常采用导线耦合的方式实现耦合，如图1所示，现有耦合器中包括耦合导体2和主导体1，主导体1两端分别连接输入端IN1和直通输出端OUT1；耦合导体2一端连接耦合口，作为耦合输出端OUT2，另一端的耦合输出端连接电阻。基于这种设计的耦合器虽然在以往的使用中比较适用，但是随着4G的LD-LTE（Time Division Long Term Evolution分时长期演进）将成为新的通信标准，在4G网络覆盖中要求对每个分支天线进行馈电，以取得不良信号的反馈；而现有的耦合器虽然可以对输入、输出端口进行馈电，但耦合口是基于耦合方式工作的，则无法直接馈电。这就需要对耦合口的天线另外连接一根直流电线。这在网络覆盖的实施过程中造成了极大的不便，也非常的浪费资源，增加成本。

[0002]

发明内容

本发明的目的是提供一种馈电型耦合器，其能够实现网络覆盖中每个分支天线皆

可进行馈电，获得不良信号的反馈，以节约资源，降低成本。[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种馈电型耦合器，其包括输入端、直通输出端、第一耦合输出端、第二耦合输出端，以及连接在输入端和直通输出端之间的主导体，和连接在第一耦合输出端与第二耦合输出端之间的耦合导体；还包括连接在输入端与第一耦合输出端之间的馈电模块；[0006] 馈电模块包括电感和电容，电感串接于输入端与第一耦合输出端之间；电容一端连接在电感的一端上，另一端接地。[0007] 本发明在应用时，馈电模块形成LC低通滤波器的形式，其中电感产生低频响应，不会对使用频段产生干扰；又由于电感的导电性，对输入端加电压时，电流会经过主导体再通过电感对耦合端进行馈电，把来自输入端的直流电压馈电至第一耦合输出端。从而实现耦合输出端天线的馈电，以获得不良信号的反馈。[0008] 进一步的，所述馈电模块中，按照低通滤波器原形，电容包括第一电容和第二电容；第一电容和第二电容的一端分别连接在电感的两端上。可以有效的压制边带抑制，使其不对高频产生频率干挠。

[0004] [0009]

作为一种改进，本发明还包括负载电阻，负载电阻一端连接第二耦合输出端，另一

端接地。负载电阻可用于吸收来自耦合端的反射功率，从而不会产生驻波反射。

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说 明 书

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为了防止电流经过耦合导体时，由于电流过大而烧坏负载电阻，本发明还包括隔

离电容，负载电阻与隔离电容串接于第二耦合输出端与接地端之间。隔离电容可隔离来自耦合导体的直流电压。[0011] 优选的，本发明的馈电模块中，电感的取值范围为500nH-700nH，线圈数量为10圈；经现有软件AWR仿真效果可得出，上述参数取值可保证不会对使用频段产生干扰。[0012] 本发明的有益效果为：通过设置低通滤波器形式的馈电模块，实现了对耦合端的馈电，同时又不会对使用频段产生干扰。将本发明应用于网络覆盖工程中时，即可实现网络覆盖中每个分支天线皆可进行馈电，获得不良信号的反馈，在网络覆盖中可以节省大量的电源线。且本发明的耦合器器件性能稳定，互调低，可以在任何工作环境中使用，节约资源，降低成本。

附图说明

[0013] 图1所示为现有的定向耦合器结构示意图；[0014] 图2所示为图1的等效原理图；

[0015] 图3所示为图1的定向耦合器的耦合度S21的参数示意图；[0016] 图4所示为本发明的结构示意图；

[0017] 图5所示为本发明的实施例一的原理图；

[0018] 图6所示为实施例一的耦合度S21参数示意图；[0019] 图7所示为本发明的实施例二的原理图；[0020] 图8所示为实施例二的S21参数示意图；图9所示为实施例三的原理图；

[0022] 图10所示为图9的等效电路原理图；

[0023] 图11所示为实施例三的S11驻波反值意图。

[0021]

具体实施方式

[0024] 为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式做进一步描述。[0025] 结合图1至图2，现有耦合器中包括耦合导体2和主导体1，主导体1两端分别连接输入端IN1和直通输出端OUT1；耦合导体2一端连接耦合口，作为耦合输出端OUT2，另一端的耦合输出端连接电阻。以698-2700MHz频段耦合器为例，现有技术的定向耦合器根据多节不对称耦合传输线定向耦合器设计，多节不对称耦合传输线定向耦合器由等效的1/4波长阶梯阻抗滤波器原型来进行综合。[0026] 利用现有耦合器设计文献《现代微波滤波器结构与设计》进行查表，如下表1：

[0027]

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说 明 书

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查表1得出三节不对称耦合传输线的奇偶模阻抗分别为：第一节为

2.223X50=111.5，50/2.223=22.4；第二节为1.387X50=69.3，50/1.387=36.0；第三节为：1.09X50=.5，50/1.09=45.87。设定此耦合器为微带耦合器，其空间介质的介电常数为2.55，波长为27MM，导带的宽度分别为1.7mm、2.63mm、3.06mm；导带间隙分别为0.5MM、1.2MM、1.8。将参数带入现有仿真软件，可得出图3所示的耦合参数的性能指标。结合图2和图3可看出，POT1与POT2端口是完全隔开的，通过空气对其进行电磁耦合，无法对POT2端口进行直流电进行馈电。[0029] 结合图4、图5、图7、图9、图10，本发明包括输入端IN1、直通输出端OUT1、第一耦合输出端OUT2、第二耦合输出端，分别对应PORT2、PORT4、PORT1、PORT3；以及连接在输入端IN1和直通输出端OUT1之间的主导体1，和连接在第一耦合输出端OUT2与第二耦合输出端之间的耦合导体2。

[0028]

实施例一：

[0031] 结合图5和图6，本发明还包括连接在输入端IN1与第一耦合输出端OUT2之间的馈电模块；

[0032] 馈电模块包括电感L和电容，电感L串接于输入端IN1与第一耦合输出端之间；电容一端连接在电感的一端上，另一端接地。电容包括第一电容C2和第二电容C3；第一电容C2和第二电容C3的一端分别连接在电感L的两端上，通过电容C2、C3与电感L的组合成为低通滤波器首要因数。[0033] 在应用时，由于电感的导电性，对耦合器输入端加电压时，电流会经过主导体再通过电感对耦合端进行馈电，把来自输入端的直流电压馈电至第一耦合输出端，即可实现耦合输出端天线的馈电，以获得不良信号的反馈。馈电模块形成LC低通滤波器的形式，其中电感产生低频响应，不会对使用频段产生干扰；如图6所示的耦合值S21参数示意图可

[0030]

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说 明 书

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看出：加入馈电模块后，使用频段698-2700MHz频率正常，与图3所示频率响应并无区别，698MHz以下频率衰减正常，对通带内并无影响。[0034] 实施例二：

[0035] 结合图7和图8，本发明中第二耦合输出端上连接有一个隔离电容C1，C1的另一端接地，隔离电容C1可防止电流过大烧坏耦合导体。图8为图7的实施例对应的S21参数示意图，对比图6和图8可知，加入隔离电容C1后，不会影响馈电模块的功能，不会对>698MHZ的使用频段产生频率干扰。[0036] 实施例三：

[0037] 结合图9至图11，本发明的第二耦合输出端上还连接有负载电阻R1。对比图2、图7和图9，并结合图11所示，根据射频电阻特性，负载电阻R1可吸收来自PORT1口的驻波，从而取代PORT3，隔离电容C1也可通过隔离电压防止电流过大烧毁负载电阻R1。[0038] 本实施例中，通过现有软件AWR仿真效果得出，当电感的取值范围为500nH-700nH，线圈数量为10圈，可保证不会对使用频段产生干扰。C2和C3的取值可均为10pF，隔离电容C1可选1pF，使得本发明的耦合器功能较佳。

[0039] 本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

图3

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说 明 书 附 图

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图4

图5

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说 明 书 附 图

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图6

图7

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说 明 书 附 图

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图8

图9

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说 明 书 附 图

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图10

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