西安交通大学城市学院 韩星星

S频段宽带3dB定向耦合器的设计

西安交通大学城市学院 韩星星

介绍了用宽边耦合来实现的2～3GHz、耦合度为3dB的宽带带状线定向耦合器，提出一种改进的宽带3dB电桥的设计方案，这种电桥具有体积小，差损低，稳定性好以及易于生产、调试的优点。利用HFSS软件进行优化设计，最终实测结果和仿真结果基本吻合，验证了研究结果的一致性。

3dB电桥；奇偶模分析法；小型化

1.引言

定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的功能是将微波信号按一定的比例进行功率分配。在实现各种功能的微波组件以及整机中，都能看到定向耦合器发挥作用[1]。3dB电桥是通信系统中常用的无源器件，尤其是在射频、微波电路与系统中应用广泛，本文描述的2-3GHz宽带3dB电桥是S频段馈源系统的重要组成部分，为了其使用在馈源中节省空间，有利于和其他器件连接，达到馈源系统小型化、紧凑型的目的，应使电桥体积小、稳定性好，并易于生产、调试。

2.基本原理

定向耦合器的主要技术指标有耦合度、定向度、隔离度、输入驻波比和工作带宽[2]。

微波电路理论中通常采用奇偶模分析法来推导定向耦合器的主要参数，定向耦合器输入传输线特性阻抗Z0与耦合线的偶模阻抗Zoe、奇模阻抗Zoo满足如下关系[3]：

根据耦合度定义可以推导出耦合度C和耦合系数k之间的关系为：

3.设计方法

3.1 宽边耦合带状线的分析

已知奇偶模阻抗Z0e和Zoe，填充介质的相对介质re以及上下接地板间距b的条件下：