[0004] 本发明提供了一种微带‑槽线耦合双频带90度定向耦合器，采用微带‑槽线耦合线来代替微带平行耦合线，不仅能够实现更高的频比，而且还具有尺寸小和设计简单等优点。
[0005] 本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种微带‑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‑槽线耦合线、第二微带‑槽线耦合线、第三微带‑槽线耦合线、50欧姆微带线、金属地面、第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和介质基板；
[0007] 所述第一微带‑槽线耦合线与第三微带‑槽线耦合线完全相同；
[0008] 所述第一微带‑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槽线；
[0009] 所述第二微带‑槽线耦合结构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槽线；
[0010] 所述第三微带‑槽线耦合结构包括位于介质基板顶层的第三微带线和位于介质基板底层的第三槽线；
[0011] 所述介质基板的底层设有金属地面；第一槽线、第二槽线、第三槽线均在金属地面上开槽。
[0012] 第一微带线、第二微带线、第三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，第二微带线的另一端与第三微带线的一端连接。
[0013] 第一微带线与第二微带线交接处设有与第二微带线垂直设置的第四微带线；
[0014] 第二微带线与第三微带线交接处设有与第二微带线垂直设置的第五微带线；
[0015] 第一槽线、第二槽线、第三槽线位于同一直线上，且第一槽线的一端与第二槽线的一端连接，第二槽线的另一端与第三槽线的一端连接。
[0016] 第一微带线、第二微带线、第三微带线所在直线与第一槽线、第二槽线、第三槽线所在直线重合。
[0017] 第一微带线、第二微带线、第三微带线、第一槽线、第二槽线和第三槽线的初始电长度相同，对应低频带的中心频率为50度，第一微带线和第三微带线的初始宽度对应20欧姆偶模阻抗，第二微带线的初始宽度对应73.6欧姆偶模阻抗。第一槽线和第三槽线的初始宽度对应140欧姆奇模阻抗，第二槽线的初始宽度对应52欧姆奇模阻抗。经设计优化，第一微带线和第三微带线的宽度和长度均相同，第二微带线的宽度比第一微带线窄，长度比第一微带线短。第一槽线长度大于第一微带线，第三槽线长度大于第三微带线，第二槽线和第二微带线长度相同。第一槽线、第二槽线、第三槽线均比对应的微带线宽度窄。
[0018] 作为优选，调节微带‑槽线耦合线中微带和槽线的宽度，可有效调节微带‑槽线耦合线的奇偶模阻抗。
[0019] 作为优选，延长第一槽线和第三槽线的长度可有效补偿微带‑槽线耦合线在奇偶模状态下色散不一致的问题。
[0020] 工作原理：
[0021] 微带‑槽线耦合线在偶模工作时，电场能量主要集中在微带下方，沿z轴方向分布；在奇模工作时，电场能量主要集中在槽线中，沿y轴方向分布；因此，其在奇、偶模工作时具有正交性，便于奇、偶模阻抗的独立调节。将本发明耦合器进行奇偶模分析，可以得到第一、第二、第三微带‑槽线耦合线的奇偶模阻抗和各端口反射系数之间的关系。令第一、第三微带‑槽线耦合线的奇、偶模阻抗分别为zo1和ze1，对应导纳分别为yo1和ye1，电长度为θ；第二微带‑槽线耦合线的奇、偶模阻抗为zo2和ze2，对应导纳分别为yo2和ye2，电长度为θ，以第二微带‑槽线耦合线的偶模导纳ye2为自由度，当奇偶模导纳满足以下关系式时：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025] 其中
[0026] 可以得到|S11|＝0，|S41|＝0,|S21|＝|S31|以及|Φ(S21)‑Φ(S31)|＝90°，即满足耦合器所需条件。此外，将式(1)‑(3)中的θ换成mπ‑θ(m＝1，3，5，...)时，其值保持不变，因此该耦合器可以实现双频工作，而且θ与mπ‑θ之比等于双频带之间的频比。具体在设计和优化过程中，可以通过调节奇偶模阻抗即微带‑槽线耦合线的微带线宽度和槽线宽度来调节频比。
[0027] 本发明具有以下优点：
[0028] (1)利用微带‑槽线耦合结构，有效地缩减了双频带定向耦合器的尺寸，有利于系统的小型化；
[0029] (2)利用微带‑槽线耦合结构，提高了双频带定向耦合器的可实现频比范围，同时保持了带宽、隔离度、幅度和相位平衡度等性能；
[0030] (3)在微带‑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] (4)微带‑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。
