一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器制造技术

技术编号:15512263 阅读:190 留言:0更新日期:2017-06-04 04:59
本发明专利技术公开了一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器,所述宽带定向耦合器包括走线层、介质层和底层,所述走线层设置于介质层的上方,所述介质层设置于底层的上方,所述走线层包括射频主线和耦合线,所述射频主线上设置有第一凸部,所述耦合线上设置有第二凸部,第一凸部和第二凸部间隙配合,且设置于射频主线与耦合线之间。通过第一凸部与第二凸部的间隙配合,起到相当于电容器的作用,相对于传统的单节定向耦合器,本发明专利技术微带缝隙耦合的定向耦合器具有宽带性能,相对于同样作为宽带应用的加载电容的单节定耦合器,本发明专利技术具有可靠的宽带性能,易于加工;相对于同样作为宽带的多节耦合器,本发明专利技术插入损耗小,结构简洁,体积小。

A broadband directional coupler with microstrip gap coupling

The invention discloses a broadband directional coupler of a microstrip slot coupling, the broadband directional coupler includes a wiring layer, medium layer and bottom layer, the upper layer is arranged on the left line of dielectric layer, the dielectric layer is arranged on the top of the bottom, the routing layer including the RF line and the coupling line the RF line is arranged on the first convex part, wherein the coupling line is provided with second convex parts, first projections and the second projections and clearance, is arranged between the main line and RF coupling line. By matching the clearance between the first part and the second convex convex part, up to the equivalent capacitor effect, compared with traditional single directional couplers, directional coupler of the invention has a broadband microstrip slot coupling performance, as compared with the same loading capacitance broadband applications of single day coupler, the invention has broadband performance, reliable and easy compared with the same processing; as a broadband multi coupler, the invention has simple structure, low insertion loss, small volume.

【技术实现步骤摘要】
一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器
本专利技术涉及微波射频领域,特别涉及一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器。
技术介绍
定向耦合器有多种实现方法,包括小孔耦合、共面波导、带状线耦合、电桥耦合等等。其中,微带线耦合器由于其具有性能良好、容易设计、生产成本低廉等优点而被广泛应用,尤其是在日益发展的移动通信领域。传统的单节微带线定向耦合器由于微带线四分之一波长设计局限,很难做到较好的宽带特性,以700MHz-2700MHz频段为例,单节定向耦合器的带宽甚至不到50%。为提升定向耦合器的带宽这一问题,现有的方法是设计为多节定向耦合器提升带宽,多节定向耦合器的缺点在于体积大且设计复杂,而且最终的插入损耗较大;此外,在单节定向耦合器的微带直通线和耦合线之间加载电容的方式亦可增加带宽,然而这样不仅需要额外增加一个集总元器件,而且在加工上也多一道焊接工序,增强了生产成本。
技术实现思路
由于传统的单节微带线定向耦合器难以简洁实现宽带特性,而能够实现宽带性能的多节微带线定向耦合器在体积和插入损耗上都不尽如人意。为实现上述目的,专利技术人提供了一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器来实现上述特性,所述宽带定向耦合器包括走线层、介质层和底层,所述走线层设置于介质层的上方,所述介质层设置于底层的上方,所述走线层包括射频主线和耦合线,所述射频主线上设置有第一凸部,所述耦合线上设置有第二凸部,第一凸部和第二凸部间隙配合,且设置于射频主线与耦合线之间。进一步地,第一凸部和第二凸部的数量为多个,每一第一凸部对应一第二凸部。进一步地,所述第一凸部均匀分布于射频主线的一侧,第二凸部均匀分布于耦合线的一侧。进一步地,所述第一凸部和第二凸部的宽度为1mm~2mm。进一步地,第一凸部与第二凸部的间隙为0.5mm~1mm。进一步地,所述第一凸部的材质与射频主线的材质相同,所述第二凸部的材质为耦合线的材质相同。进一步地,所述第一凸部和第二凸部的材质为铜。进一步地,所述底层和介质层均为长方形板体。上述技术方案所述的微带缝隙耦合的宽带定向耦合器,所述宽带定向耦合器包括走线层、介质层和底层,所述走线层设置于介质层的上方,所述介质层设置于底层的上方,所述走线层包括射频主线和耦合线,所述射频主线上设置有第一凸部,所述耦合线上设置有第二凸部,第一凸部和第二凸部间隙配合,且设置于射频主线与耦合线之间。通过第一凸部与第二凸部的间隙配合,起到相当于电容器的作用,相较于传统定向耦合器并没有增加任何器件,但是提高了带宽,相对于传统耦合器加载电容的方式,有着几乎相似的性能但是有更好的可靠性,而且降低了操作复杂度和成本。附图说明图1为现有的宽带定向耦合器的结构示意图;图2为本专利技术一实施方式涉及的宽带定向耦合器的结构示意图;图3为图2中A部放大示意图;图4为本专利技术一实施方式涉及的宽带定向耦合器的原理等效图;图5为本专利技术一实施方式涉及的宽带定向耦合器与现有的宽带定向耦合器的频率与隔离度的变化对比图;图6为本专利技术一实施方式涉及的宽带定向耦合器与现有的宽带定向耦合器的频率与插入损耗的变化对比图;图7为本专利技术一实施方式涉及的宽带定向耦合器与现有的宽带定向耦合器的频率与耦合度的变化对比图;附图标记说明:101、走线层;1、射频主线;11、第一凸部;2、耦合线;21、第二凸部;102、介质层;103、底层。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果,以下结合具体实施例并配合附图详予说明。如图1所示,为现有的宽带定向耦合器的结构示意图,宽带定向耦合器自上而下包括走线层、介质层以及底层。其中走线层包括射频主线和耦合线,射频主线的两端以及耦合线的两端分别于对应的硬件接口连接,射频主线与耦合线平行。射频主线与耦合线这种分布结构难以提供足够的带宽,往往需要在两线之间增加额外的集总元件来增加带宽,不仅工艺复杂,也提升了硬件成本。请参阅图2和图3,为本专利技术一实施方式涉及的宽带定向耦合器的结构示意图以及相关部分放大图。所述宽带定向耦合器包括走线层101、介质层102和底层103,所述走线层101设置于介质层102的上方,所述介质层102设置于底层103的上方,所述走线层101包括射频主线1和耦合线2,所述射频主线1上设置有第一凸部11,所述耦合线2上设置有第二凸部21,第一凸部141和第二凸部21间隙配合,且设置于射频主线1与耦合线2之间。通过第一凸部和第二凸部的间隙配合,相当于在射频主线和耦合线之间设置了一电容器,在不改变走线层原有架构的基础上,大大增强走线层的隔离度效果,有效提高宽带定向耦合器整体的性能。在某些实施方式中,第一凸部和第二凸部的数量为多个,每一第一凸部对应一第二凸部。优选的,所述第一凸部均匀分布于射频主线的一侧,第二凸部均匀分布于耦合线的一侧。优选的,所述第一凸部和第二凸部的宽度为1mm~2mm。第一凸部与第二凸部的间隙为0.5mm~1mm。在本实施方式中,所述第一凸部的材质与射频主线的材质相同,所述第二凸部的材质为耦合线的材质相同。优选的,所述第一凸部和第二凸部的材质为铜。当然,射频主线、耦合线、第一凸部、第二凸部的材质还可以为其他良导体,如银,金等等。在某些实施例中,所述底层和介质层均为长方形板体。在另一些实施例中,所述底层和介质层的形状还可以为其他形状。优选的,底层和介质层为金属板。如图4所示,为本专利技术一实施方式涉及的宽带定向耦合器的原理等效图。射频主线与耦合线截断端(相当于本专利技术中的第一凸部或第二凸部)的间隙可以看成是通过一个串联电容C12互相耦合起来。但是,不仅存在这个电容C12,微带线两头的截断端(相当于本专利技术中的第一凸部或第二凸部)还与衬底(相当于本专利技术的底层)之间存在并联电容,因此微带线间隙的等效电路可以看作是一个pi型电容网络。图4中W表示射频主线或耦合线的宽度,S表示两者之间的距离。由于射频主线与耦合线两者互相影响,很显然,S越宽,两端影响越小,C12就越小,C1就越大;S越窄,C12就越大,而C1就越小。电容的计算可以分解为奇偶模电容计算:对于偶模电容Ce来说就是2个C12并联,即:Ce=2*C1;对于奇模电容Co来说等于C1和2个C12并联,即Co=C1+2*C12;因此可以计算出C1,C12分别如下:C1=Ce/2;C12=Co/2-Ce/4;以某一具体产品的具体数值为例,W=1mm,S=0.14mm,H=0.91mm为例,通过查表可以得到Ce=0.008pF,Co=0.08pF,最终计算得到:C1=0.004pF,C12=0.038pF。因此,通过理论计算出来的1mm宽的微带线可以等效为线间电容是0.038pF,对地分别还0.004pF的电容;针对实际测试中使用的电容是0.2pF-0.5pF之间,刚好落在此区域;因此耦合片累计宽度设计为7mm,分散为5对耦合片,其中中间那对耦合片宽度3mm,其余四个各1mm(即个第一凸部或第二凸部的宽度在1.4mm左右,正中间的第一凸部和第二凸部之间的间隙取3mm,其余第一凸部和第二凸部的间隙取1mm)。简言之,第一凸部和第二凸部的宽度、间隔、数量可以根据具体的实际需要采用上述公式进行计算调整。如图5至图7,实测结果对比如下:图6显示的定向耦合器的插入损耗指标测试结果,测试频段范围700MHz-2700M本文档来自技高网
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一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器

【技术保护点】
一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器,所述宽带定向耦合器包括走线层、介质层和底层,所述走线层设置于介质层的上方,所述介质层设置于底层的上方,其特征在于,所述走线层包括射频主线和耦合线,所述射频主线上设置有第一凸部,所述耦合线上设置有第二凸部,第一凸部和第二凸部间隙配合,且设置于射频主线与耦合线之间。

【技术特征摘要】
1.一种微带缝隙耦合的宽带定向耦合器,所述宽带定向耦合器包括走线层、介质层和底层,所述走线层设置于介质层的上方,所述介质层设置于底层的上方,其特征在于,所述走线层包括射频主线和耦合线,所述射频主线上设置有第一凸部,所述耦合线上设置有第二凸部,第一凸部和第二凸部间隙配合,且设置于射频主线与耦合线之间。2.如权利要求1所述的微带缝隙耦合的宽带定向耦合器,其特征在于,第一凸部和第二凸部的数量为多个,每一第一凸部对应一第二凸部。3.如权利要求2所述的微带缝隙耦合的宽带定向耦合器,其特征在于,所述第一凸部均匀分布于射频主线的一侧,第二凸部均匀分布于耦合线的一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓杰魏建兴柳春青廖智雄
申请(专利权)人:福州瑞芯微电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:福建,35

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