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一種微波信號耦合裝置的制作方法

文檔序號:11138095閱讀:1306來源:國知局
一種微波信號耦合裝置的制造方法

本發明涉及微波領域,尤其涉及一種微波信號耦合裝置。



背景技術:

隨著微波技術的發展和進步,微波固態組件已經大規模應用到雷達、通訊、氣象、安全檢測等行業,給我們的日常生活帶來了更多安全和方便。隨著社會的發展和進步,各個行業也對各類微波固態組件功能先進性和質量穩定性提出了更高的要求,以應對日新月異的社會發展。

目前各類微波固態組件都存在測試方法復雜、功能單一、產品的質量穩定性差等問題。這些現實的問題都促使著微波器件向功能先進,質量穩定的方向更新換代。微波信號耦合器是微波固態組件中的一個重要器件?,F在市場上多數耦合器都是四端口器件分別是:輸入端、輸出端、耦合端、匹配端,其中耦合端是檢查組件功能唯一的端口。耦合端口輸出的信號是微波信號,此信號不能直接用作控制信號,需要經過高頻電纜傳輸到檢波器V1,然后檢波出連續或脈沖電壓信號作為控制信號,這也是終端顯示系統直接指示或判斷微波組件工作狀態的控制信號。高頻電纜和檢波器V1都是貴重器件,而且微波信號傳輸對器件的要求很高,例如:電纜的接地不牢靠,接頭松動都會造成微波信號無法傳輸。給組件增加故障隱患。此類耦合器功能也比較單一,也無法滿足微波固態組件發展的需要。



技術實現要素:

本發明所要解決的技術問題在于傳統的微波固態組件測試方法復雜、功能單一、產品的質量穩定性差等問題,因此在此提供一種微波信號耦合裝置。

一種微波信號耦合裝置,包括微帶板和傳輸微帶,其特征在于,還包括耦合器、分配器、π衰減器、檢波器V1、濾波電路、接地微帶、電阻R6且均設置在微帶板上,所述分配器包括分配器第一輸出端和第二輸出端;所述π衰減器和濾波電路均包括輸入端、輸出端、接地端,所述接地端與接地微帶連接;

所述耦合器包括輸入端和三個輸出端,所述三個輸出端分別為耦合器第一輸出端、耦合器第二輸出端、耦合器第三輸出端,所述耦合器的第一輸入端作為整個裝置的輸入端,所述耦合器第二輸出端作為整個裝置的第一輸出端,所述耦合器第二輸出端與分配器的輸入端連接,所述耦合器第三輸出端通過傳輸微帶與電阻R6連接;

所述分配器的第一輸出端作為裝置的第二輸出端,所述分配器的第二輸出端、π衰減器的輸入端、π衰減器的輸出端、檢波器V1、濾波電路的輸入端逐一通過傳輸微帶串聯連接,所述濾波電路的輸出端通過傳輸微帶與裝置的第三輸出端連接。

優化的,還包括隔離電阻R1,所述隔離電阻R1設置在分配器第一輸出端和第二輸出端之間。

優化的,所述分配器為1:2分配器。

優化的,所述耦合器包括主微帶和耦合微帶,所述耦合器的第一輸入端為主微帶的輸入端,所述耦合器的第一輸出端為主微帶的輸出端,所述耦合器的第二輸出端為耦合微帶的第一輸出端,所述耦合器的第三輸出端為耦合微帶的第二輸出端。

優化的,所述π衰減器包括電阻R2、電阻R3、電阻R4,所述電阻R2左端通過傳輸微帶與分配器的第二輸出端連接,右端通過傳輸微帶與檢波器V1左端連接,所述電阻R3一端與電阻R2的左端連接,另一端與接地微帶連接,所述電阻R4的一端與電阻R2的右端連接,另一端與接地微帶連接。

優化的,所述濾波電路包括電阻R5和濾波電容C1,所述電阻R5和電容C1并聯連接,并聯后一端與裝置的第三輸出端左側的傳輸微帶連接,另一端與接地微帶連接。

優化的,所述裝置的輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端均使用SMA接頭。

優化的,還包括金屬盒體、金屬盒體匹配的金屬蓋板、螺釘,所述微帶板上設置過孔,所述金屬盒體底部與過孔相對的位置設置有與螺釘匹配的螺紋孔,所述穿過過孔將微帶板固定在金屬盒體內。

優化的,所述檢波器V1為檢波二極管,所述的檢波二極管的型號為2H10673。

優化的,所述電阻R6為法蘭盤結構,所述電阻R6通過螺釘固定在金屬盒體內。

優化的,所述裝置的頻段為2-3GHz;

所述耦合微帶包括第三部分微帶、第四部分微帶、第五部分微帶,所述第三部分微帶右端、第四部分微帶、第五部分微帶左端依次逐一并行連接,其中第三部分微帶的長度L3為6.1mm,寬度W2為1.9mm;第四部分微帶的長度L4為2.5mm,寬度W3為3mm,第五部分微帶的長度L5為16.4mm,寬度W4為2.4mm;

主微帶包括第六部分微帶、第七部分微帶、第八部分微帶,所述第六部分微帶右端、第七部分微帶、第八部分微帶左端依次逐一并行連接,其中第六部分微帶的長度L6為15.2mm,寬度W5為1.9mm,第七部分微帶的長度L7為2.5mm,寬度W6為3mm;第八部分微帶的長度L8為16.4mm,寬度W7為2.4mm;

主微帶和耦合微帶之間的距離如下,所述第三部分微帶與第六部分微帶之間的寬度S1為3mm,第四部分微帶與第七部分微帶之間的寬度S2為2.4mm,第五部分微帶與第八部分微帶之間的寬度S3為2.4mm;

分配器2由第一部分微帶和第二部分微帶組成,第一部分微帶和第二部分微帶對稱設置,第一部分微帶的長度L2=16.5mm,寬度W1為1.4mm,分配器2的總寬度L1為9.1mm;

所述主微帶的輸入端設置在第六部分微帶的左端,所述主微帶的輸出端設置在第八部分微帶的右端,所述耦合微帶的第一輸出端為第三部分微帶的左端,所述耦合微帶的第二輸出端為第五部分微帶的右端。

本發明的優點在于:

(1)本發明該具有功能先進、質量可靠、使用方便、適用廣泛。本發明能夠實現兩個端口輸出耦合信號,裝置的第三路輸出端輸出連續或脈沖電壓信號,可以直接傳送給監控電路,處理后用作終端系統監控信號或微波固態組件工作的指示信號;裝置的第二路輸出端輸出的是微波信號,可以傳送到組件對外端口,可以在組件正常工作時檢測組件輸出功率。同時本發明也可以用在微波測試系統搭建及外場測試過程中用作控制及檢測信號的工裝。

(2)本發明中電阻R1能對分配器兩輸出端進行信號隔離,一路出現短路、失配等情況,另一路能正常工作。

(3)本發明中分配器可以包括多個輸出端口,這樣可以輸出多路經過耦合的耦合信號,在本方案中分配器為1:2分配器,這樣結構簡單,能夠實現耦合信號、連續或脈沖電壓信號作為兩路分別輸出。

(4)本發明中π衰減器可以根據要求更換電阻的阻值可以實現任意衰減,用來滿足下一級檢波器V1的輸入功率要求。

(5)本發明中濾波電路對電路中的高頻信號進行濾除,防止高頻信號對電壓信號的干擾。

(6)本發明中裝置的輸入端和輸出端均使用SMA接頭,更詳細的,所述的SMA接頭均為陰型接頭,這樣可以直接用電纜連接。

(7)本發明中本裝置頻段為2-3GHz,其中耦合器、分配器的微帶長度和寬度是固定的。

附圖說明

圖1是本發明中微帶結構圖;

圖2是本發明中微帶結構圖;

圖3是微波信號耦合裝置的結構圖。

具體實施方式

如圖1-3所示,一種微波信號耦合裝置,包括微帶板7、傳輸微帶4、耦合器1、分配器2、π衰減器5、檢波器V1、濾波電路6、接地微帶3、電阻R6,傳輸微帶4、耦合器1、分配器2、π衰減器5、檢波器V1、濾波電路6、接地微帶3、電阻R6均設置在微帶板7上。

分配器2包括分配器第一輸出端和第二輸出端,分配器第一輸出端和第二輸出端之間設置有隔離電阻R1。分配器2可以包括多個輸出端口,這樣可以輸出多路經過耦合的耦合信號,優化的,在本方案中分配器2為1:2分配器,這樣結構簡單,能夠實現耦合信號、連續或脈沖電壓信號作為兩路分別輸出。電阻R1能對分配器2兩輸出端進行信號隔離,一路出現短路、失配等情況,另一路能正常工作。

π衰減器5和濾波電路6均包括輸入端、輸出端、接地端,π衰減器5和濾波電路6的接地端與接地微帶3連接。π衰減器5可以根據要求更換電阻的阻值可以實現任意衰減,用來滿足下一級檢波器V1的輸入功率要求。

π衰減器包括電阻R2、電阻R3、電阻R4,電阻R2左端通過傳輸微帶4與分配器2的第二輸出端連接,右端通過傳輸微帶與檢波器V1左端連接,電阻R3一端與電阻R2的左端連接,另一端與接地微帶3連接,電阻R4的一端與電阻R2的右端連接,另一端與接地微帶4連接。

濾波電路6包括電阻R5和濾波電容C1,電阻R5和電容C1并聯連接,并聯后一端與裝置的第三輸出端94左側的傳輸微帶4連接,另一端與接地微帶4連接。濾波電路6對電路中的高頻信號進行濾除,防止高頻信號對電壓信號的干擾。

耦合器1包括輸入端和三個輸出端,三個輸出端分別為耦合器第一輸出端、耦合器第二輸出端、耦合器第三輸出端,耦合器1的第一輸入端作為整個裝置的輸入端91,耦合器1第二輸出端作為整個裝置的第一輸出端92,耦合器1的第二輸出端與分配器2的輸入端連接,耦合器1的第三輸出端通過傳輸微帶4與電阻R6連接;

分配器2的第一輸出端作為裝置的第二輸出端93,分配器2的第二輸出端、π衰減器5的輸入端、π衰減器5的輸出端、檢波器V1、濾波電路6的輸入端逐一通過傳輸微帶4串聯連接,濾波電路6的輸出端通過傳輸微帶4與裝置的第三輸出端94連接。

耦合器包括主微帶101和耦合微帶102,耦合器1的第一輸入端為主微帶101的輸入端,耦合器1的第一輸出端為主微帶101的輸出端,耦合器1的第二輸出端為耦合微帶102的第一輸出端,耦合器1的第三輸出端為耦合微帶102的第二輸出端。

優化的,檢波器V1為檢波二極管,所述的檢波二極管的型號為2H10673。

優化的,裝置的輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端均使用SMA接頭。更詳細的,該SMA接頭均為陰型接頭,這樣可以直接用電纜連接。

還包括金屬盒體8、金屬盒體8匹配的金屬蓋板(圖中未示出)、螺釘11,微帶板7上設置過孔,金屬盒體8底部與過孔相對的位置設置有與螺釘11匹配的螺紋孔,穿過過孔將微帶板7固定在金屬盒體內。電阻R6為法蘭盤結構,電阻R6通過螺釘22固定在金屬盒體8內。金屬盒體8側壁上開設有孔,SMA接頭穿過孔與微帶板7連接,并且SMA接頭通過孔固定在金屬盒體8的側壁。

金屬蓋板可以采用鋁、銅等材質金屬,考慮到金屬氧化,可以采取電鍍不易氧化鍍層或噴涂油漆。金屬蓋板上制作8個螺釘孔,在金屬盒體相對的位置設置有與螺釘螺紋匹配的螺紋孔12。

在本實施方案中,裝置的頻段為2-3GHz,主微帶101和耦合微帶102之間的耦合度為30dB,裝置的輸入端和三個輸出端形成4端口耦合網絡。裝置的第二輸出端是微波信號耦合端口、裝置的第三輸出端是連續或脈沖電壓信號耦合端口,該4個端口的匹配阻抗都是50Ω。

耦合微帶102包括第三部分微帶、第四部分微帶、第五部分微帶,第三部分微帶右端、第四部分微帶、第五部分微帶左端依次逐一并行連接,其中第三部分微帶的長度L3為6.1mm,寬度W2為1.9mm;第四部分微帶的長度L4為2.5mm,寬度W3為3mm,第五部分微帶的長度L5為16.4mm,寬度W4為2.4mm。

主微帶101包括第六部分微帶、第七部分微帶、第八部分微帶,第六部分微帶右端、第七部分微帶、第八部分微帶左端依次逐一并行連接,其中第六部分微帶的長度L6為15.2mm,寬度W5為1.9mm,第七部分微帶的長度L7為2.5mm,寬度W6為3mm;第八部分微帶的長度L8為16.4mm,寬度W7為2.4mm。

主微帶101和耦合微帶102之間的距離如下,第三部分微帶與第六部分微帶之間的寬度S1為3mm,第四部分微帶與第七部分微帶之間的寬度S2為2.4mm,第五部分微帶與第八部分微帶之間的寬度S3為2.4mm。

分配器2由第一部分微帶和第二部分微帶組成,第一部分微帶和第二部分微帶對稱設置,第一部分微帶的長度L2=16.5mm,寬度W1為1.4mm,分配器2的總寬度L1為9.1mm。

主微帶101的輸入端設置在第六部分微帶的左端,主微帶101的輸出端設置在第八部分微帶的右端,耦合微帶102的第一輸出端為第三部分微帶的左端,耦合微帶102的第二輸出端為第五部分微帶的右端。

其中電阻R1阻值為100Ω,尺寸為81-7008TC。

π衰減器5中,R2=39Ω、R3=R4=150Ω,組成6dB衰減網絡;該衰減網絡最大的優點就是根據要求更換電阻的阻值可以實現任意衰減,用來滿足下一級檢波二極管的輸入功率要求。

檢波二極管的功能是輸入10-23dBm微波信號輸出為0.8-1V的連續或脈沖電壓信號。該檢波二級管采取微帶式封裝設計,易焊接,可直接焊接在微帶板7上。

其中濾波電路中,電阻R5為5.1KΩ,電容C1為100pF,封裝分別為0805,電阻R5和電容C1焊接在微帶板7上。

其中負載R6是耦合器匹配端口的吸收負載,阻值為50Ω,尺寸為32-1121,額定功率為50W。電路失配情況下吸收少量的微波信號,本裝置的輸入功率不大于2000W。

如果裝置的輸入端輸入1000W(1000W=60dBm),裝置的第一輸出端92后端連接大功率器件,本耦合器的耦合度為30dB,耦合微帶的第一輸出端輸出的耦合功率為1W(1W=30dBm=60dBm-30dB),然后經過3dB分配器2的衰減后,分配器的第一輸出端和分配器的第二輸出端輸出的功率均為0.5W(0.5W=27dBm=30dBm-3dB),電阻R1阻值為100歐姆,它的作用就是使分配器2的第一輸出端和分配器2的第二輸出端兩端口相互隔離,兩端口的隔離度為10log100=20dB,當一個端口出現短路、開路、失配的情況,它能使另一個端口正常工作。同時分配器2的第二輸出端經過π衰減器5在本方案中設置為6dB,裝置的第三輸出端94的功率為0.125W(0.125W=21vdBm=27dBm-6dB),此耦合微波信號經過檢波二極管輸出連續或脈沖電壓信號,濾波電路6對高頻信號進行濾除,裝置的第三輸出端輸出的信號就是0.8-1v連續或脈沖電壓信號。該耦合裝置允許輸入不大于2000W的任意功率,各個節點的微波信號大小計算方法相同。

以上僅為本發明創造的較佳實施例而已,并不用以限制本發明創造,凡在本發明創造的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發明創造的保護范圍之內。

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