[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于微带线和开路槽线耦合的双频带90度定向耦合器。
[0007] 本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种微带‑开路槽线耦合双频带90度定向耦合器，为轴对称结构，包括：第一微带‑开路槽线耦合线、第二微带‑开路槽线耦合线、第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、50欧姆微带线、微带线开路枝节、金属地面和介质基板；
[0009] 所述第一微带‑开路槽线耦合线与第二微带‑开路槽线耦合线完全相同；
[0010] 所述第一微带‑开路槽线耦合线包括位于介质基板顶层的第一微带线和位于介质基板底层的第一开路槽线；
[0011] 所述第二微带‑开路槽线耦合线包括位于介质基板顶层的第二微带线和位于介质基板底层的第二开路槽线；
[0012] 所述介质基板的底层设有金属地面；第一开路槽线、第二开路槽线均是在金属地面上开槽；
[0013] 所述第一、第二开路槽线的一个终端实现终端短路；另一个终端设有无金属化开口圆盘，实现终端开路；第一、第二开路槽线的短路终端连接。
[0014] 第一微带线、第二微带线位于同一直线上，且第一微带线的一端与第二微带线的一端连接；第一微带线与第二微带线的另一端均设有50欧姆微带线；
[0015] 第一微带线与第二微带线连接处设有与第二微带线垂直的两条微带线开路枝节；两条微带线开路枝节分别位于第二微带线的两侧，且关于第二微带线轴对称设置；所述微带线开路枝节与50欧姆微带线间留有空隙；
[0016] 第一微带线、第二微带线所在直线与第一开路槽线、第二开路槽线所在直线重合；
[0017] 作为优选，第一开路槽线、第二开路槽线位于同一直线上；
[0018] 作为优选，第一微带线、第二微带线、第一开路槽线和第二开路槽线的初始电长度相同，对应低频带的中心频率为60度，第一微带线和第二微带线的初始宽度对应68.79欧姆阻抗。第一开路槽线和第二开路槽线的初始宽度对应54.17欧姆阻抗。经设计优化，第一微带线和第二微带线的宽度和长度均相同。第一开路槽线长度大于第一微带线，第二开路槽线长度大于第二微带线。第一开路槽线、第二开路槽线均比对应的微带线宽度窄。无金属化开口圆盘初始直径要求使第一、第二开路槽线在双频带定向耦合器低频带中心工作频率时实现开路；
[0019] 作为优选，微带线开路枝节为弯折微带线；
[0020] 作为优选，调节微带‑开路槽线耦合线中微带线和开路槽线的宽度，可有效调节微带‑开路槽线耦合线的奇偶模阻抗；
[0021] 作为优选，延长第一开路槽线和第二开路槽线的长度可有效补偿微带‑开路槽线耦合线在奇偶模状态下色散不一致的问题；
[0022] 作为优选，微带线开路枝节折叠放置，调节微带线开路枝节阻抗Zm可以调节定向耦合器两个频带的带宽；微带线开路枝节的电长度θm为第一微带线电长度θ的3倍；
[0023] 作为优选，第一端口、第二端口、第三端口和第四端口通过50欧姆微带线馈电。
[0024] 工作原理：
[0025] 微带‑开路槽线耦合线在奇、偶模工作时电场分布具有正交性，相对独立，便于分别调节奇、偶模阻抗。其中开路槽线中的开路是通过槽线末端的无金属化开口圆盘来构建的。圆盘半径越大，开路性能越好。从理论上讲，开口圆盘的作用类似于谐振器，特别是当连接槽线的宽度比圆盘的半径窄时，如果工作频率高于谐振频率，则圆盘表现为开路，即本质上是电容性的。令第一微带‑开路槽线耦合线和第二微带‑开路槽线耦合线的奇、偶模阻抗分别为Ze和Zo，电长度为θ；微带线开路枝节阻抗为Zm，电长度为θm。端口的特征阻抗为Zc。输出功率比k(k＝|S31/S21|)。对本发明提供的定向耦合器进行奇偶模分析，当奇偶模阻抗满足以下关系式时：
[0026]
[0027] 可以得到S11＝0、S41＝0，|S31/S21|＝k以及|Φ(S21)‑Φ(S31)|＝m·90°(m＝1,3)，即满足定向耦合器所需条件。此外，将式(1)中的θ换成nπ‑θ(n＝1,3,5,...)时，式(1)保持不变，因此该耦合器可以实现双频工作，而且nπ‑θ与θ之比等于双频带之间的频比。具体在设计和优化过程中，可以通过调节微带‑开路槽线耦合线的奇偶模阻抗(即微带‑开路槽线耦合线的微带线宽度和槽线宽度)、微带‑开路槽线耦合线的电长度θ或者微带线开路枝节的阻抗Zm和电长度为θm来调节频比和功率比。调节微带线开路枝节的阻抗Zm可以调节双频带定向耦合器两个工作频带的带宽。
[0028] 本发明具有以下优点：
[0029] (1)利用微带‑开路槽线耦合结构，提高了双频带定向耦合器的可实现耦合度，同时保持了带宽、隔离度、幅度和相位平衡度等性能；
[0030] (2)在微带‑开路槽线耦合结构中，通过延长槽线的长度，可有效解决耦合线在奇、偶模状态下色散不一致的问题；
[0031] (3)微带‑开路槽线耦合结构的奇、偶模阻抗相对独立，使得双频带耦合器的设计更加方便；
[0032] (4)通过改变微带线开路枝节的阻抗Zm可以灵活调节双频带定向耦合器两个工作频带的带宽。
