基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器，包括一个由超宽带巴伦和一个改进型谢夫曼宽带90°移相器，超宽带巴伦部分为带状线‑缺陷地结构三端口，移相器部分为折叠的传输线与参考直导线，通过将超宽带巴伦的一不平衡输出端口连接宽带90°移相器折叠传输线的输入端，巴伦另一不平衡输出端口连接移相器的参考直线的输入端，由此折叠传输线输出端口与参考直线的输出端口输出相位相差90°，幅度近似相同，具有超宽带性能的3dB超宽带90°定向耦合器。本发明专利技术具有通带内较为平坦、带宽较宽、回波损耗小、输出端口的输出信号功率一致、结构紧凑、稳定性高，生产成本低、易于加工的等优势。

3dB Ultra Wideband 90 Degree Directional Coupler Based on Defected Ground Structure of LTCC

The invention discloses a 3dB ultra-wideband 90 degree directional coupler based on LTCC defective ground structure, which includes an ultra-wideband Baron and an improved Scheffman broadband 90 degree phase shifter. The ultra-wideband Baron is a band line defective ground structure with three ports, and the phase shifter is a folded transmission line and a reference straight line. The unbalanced output port of the ultra-wideband Baron is connected by a wide width. The input end of the folded transmission line with 90 degree phase shifter is connected with the input end of the reference line of the phase shifter by another unbalanced output port of Balun. The phase difference between the output port of the folded transmission line and the output port of the reference line is 90 degrees, and the amplitude is approximately the same. The 3dB ultra-wideband 90 degree directional coupler with ultra-wideband performance has ultra-wideband performance. The invention has the advantages of flat in passband, wide bandwidth, low echo loss, uniform output signal power at the output port, compact structure, high stability, low production cost and easy processing.

【技术实现步骤摘要】
基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器
本专利技术属于微波
，具体属于一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器。
技术介绍
近年来，随着无线通讯技术的迅速发展，渗透在生活，军用等各个领域中，因此射频系统也朝着结构紧凑，小型化，覆盖宽带宽的特点发展，于是这对于射频通信系统中的器件有了较高的要求，宽宽带小型化逐渐成为了电子元件的设计趋势。传统阶梯式定向耦合器利用增加耦合器的枝节来满足频带性能，但是会导致元件设计的复杂性和不易加工性，且在高频波段不易控制。1959年切比雪夫引入了切比雪夫耦合器来解决阶梯段连接不连续的问题，包括耦合渐变线和指数渐变线，切比雪夫型耦合器可以基于多项式推导出耦合系数，但是存在多项式较为复杂，只适用于级数较低的耦合器。到了20世纪60年代后期，定向耦合器的结构开始有了改变，主要有微带线和带状线两种结构，更适用于现代移动通信的发展需要，微带线与带状线节后的定向耦合器的结构较为简单，特别是带状线型具有小型化的优势，但是均存在带宽不够宽的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器，包括设置在接地层上的超宽带巴伦和90度宽带移相器，所述超宽带巴伦为带状线-缺陷地结构三端口，90度宽带移相器为折叠的传输线与参考直导线，通过将超宽带巴伦的一不平衡输出端口连接宽带90°移相器折叠传输线的输入端，超宽带巴伦另一不平衡输出端口连接移相器的参考直线的输入端。优选地，所述超宽带巴伦包括第一输入端口、巴伦输入端口连接板、巴伦第一输出传输线、巴伦第二输出传输线、巴伦缺陷地结构、第一接线柱、第二接线柱、第四接线柱；所述巴伦第一输出传输线与巴伦第二输出传输线结构相同，巴伦输入端口连接板、巴伦第一输出传输线、巴伦第二输出传输线以及巴伦缺陷地结构均位于接地层的上方；第一输入端口与巴伦输入端口连接板一端连接，巴伦输入端口连接板的另一端口连接第四接线柱的上端，第四接线柱的下端连接接地层，巴伦第一输出传输线的一端连接第一接线柱的上端，另一端口开路，巴伦第二输出传输线一端连接第二接线柱的上端，另一端开路。优选地，所述90度宽带移相器包括移相器参考传输线、移相器第一输入传输线、移相器第二输出传输线、移相器第一耦合传输线移相器第二耦合传输线、移相器短路传输线、移相器接地传输线、第三接线柱、第一输出端口、第二输出端口；移相器第一耦合传输线与移相器第二耦合传输线结构相同，移相器参考传输线、移相器第一输入传输线、移相器第二输出传输线、移相器第一耦合传输线移相器第二耦合传输线、移相器短路传输线、移相器接地传输线均位于接地层的下方，移相器第一输入传输线的一端与第一接线柱的下端连接，移相器第一输入传输线的另一端连接移相器第一耦合传输线的一端，移相器短路传输线的一端连接移相器第一耦合传输线的另一端和移相器第二耦合传输线的一端，移相器第二耦合传输线的另一端连接移相器第二输出传输线的一端，移相器第二输出传输线另一端连接第一输出端口，移相器短路传输线的另一端连接移相器接地传输线，移相器接地传输线的另一端连接第三接线柱的下端，第三接线柱的上端连接接地层，移相器参考传输线的一端与第二接线柱的下端连接，移相器参考传输线的另一端连接第二输出端口。优选地，所述第一输入端口、第一输出端口、第二输出端口、接地层、巴伦输入端口连接板、巴伦第一输出传输线、巴伦第二输出传输线、移相器参考传输线、移相器第一输入传输线、移相器第二输出传输线、移相器第一耦合传输线移相器第二耦合传输线、移相器短路传输线、移相器接地传输线、巴伦缺陷地结构、第一接线柱、第二接线柱、第三接线柱、第四接线柱均通过低温共烧陶瓷工艺技术实现。优选地，巴伦第一输出传输线、巴伦第二输出传输线均为折叠线结构。优选地，移相器参考传输线为折叠线结构。优选地，巴伦缺陷地结构通过在接地层进行蚀刻实现。优选地，第一接线柱、第二接线柱均通过在接地层上打孔与相应的传输线连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺技术实现三维集成，实现体积的小型化，产生形状相同的两路信号，通带内较为平坦，带宽较宽，具有回波损耗小、稳定性高，易集成等优势，能够广泛使用在射频通信系统和超宽带天线馈电网络中。附图说明图1为本专利技术一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器示意图，其中图1(a)是正视图，图1(b)是俯视图，图1(c)是主要结构示意图。图2是本专利技术一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器的幅频特性曲线图。图3是本专利技术一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器的驻波曲线图。图4是本专利技术一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器中各输出端口的输出相位曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器，包括设置在接地层(GND)上的超宽带巴伦和90度宽带移相器，所述超宽带巴伦为带状线-缺陷地结构三端口，90度宽带移相器为折叠的传输线与参考直导线，通过将超宽带巴伦的一不平衡输出端口连接宽带90°移相器折叠传输线的输入端，超宽带巴伦另一不平衡输出端口连接移相器的参考直线的输入端，由此折叠传输线输出端口与参考直线的输出端口输出相位相差90°，由此构成具有超宽带性能的3dB超宽带90°定向耦合器。进一步的实施例中，所述超宽带巴伦包括第一输入端口(INPUT)、巴伦输入端口连接板(BL1c)、巴伦第一输出传输线(BL1a)、巴伦第二输出传输线(BL1b)、巴伦缺陷地结构(DGS1)、第一接线柱(H1)、第二接线柱(H2)、第四接线柱(H4)；所述巴伦第一输出传输线(BL1a)与巴伦第二输出传输线(BL1b)结构相同，巴伦输入端口连接板(BL1c)、巴伦第一输出传输线(BL1a)、巴伦第二输出传输线(BL1b)以及巴伦缺陷地结构(DGS1)均位于接地层(GND)的上方；第一输入端口(INPUT)与巴伦输入端口连接板(BL1c)一端连接，巴伦输入端口连接板(BL1c)的另一端口连接第四接线柱(H4)的上端，第四接线柱(H4)的下端连接接地层(GND)，巴伦第一输出传输线(BL1a)的一端连接第一接线柱(H1)的上端，另一端口开路，巴伦第二输出传输线(BL1b)一端连接第二接线柱(H2)的上端，另一端开路。进一步的实施例中，所述90度宽带移相器包括移相器参考传输线(PSREL1)、移相器第一输入传输线(PSL1)、移相器第二输出传输线(PSL2)、移相器第一耦合传输线(PSL3)移相器第二耦合传输线(PSL4)、移相器短路传输线(PSL5)、移相器接地传输线(PSL6)、第三接线柱(H3)、第一输出端口(OUTPUT1)、第二输出端口(OUTPUT2)；移相器第一耦合传输线(PSL3)与移相器第二耦合传输线(PSL4)结构相同，移相器参考传输线(PSREL1)、移相器第一输入传输线(PSL1)、移相器第二输出传输线(PSL2)、移相器第一耦合传输线(PSL3)移相器第二耦合传输线(PSL4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器，其特征在于，包括设置在接地层(GND)上方的超宽带巴伦和下方90度宽带移相器，所述超宽带巴伦为带状线‑缺陷地结构三端口，90度宽带移相器为折叠的传输线与参考直导线，通过将超宽带巴伦的一不平衡输出端口连接宽带90°移相器折叠传输线的输入端，超宽带巴伦另一不平衡输出端口连接移相器的参考直线的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器，其特征在于，包括设置在接地层(GND)上方的超宽带巴伦和下方90度宽带移相器，所述超宽带巴伦为带状线-缺陷地结构三端口，90度宽带移相器为折叠的传输线与参考直导线，通过将超宽带巴伦的一不平衡输出端口连接宽带90°移相器折叠传输线的输入端，超宽带巴伦另一不平衡输出端口连接移相器的参考直线的输入端。2.根据权利要求1所述的基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器，其特征在于，所述超宽带巴伦包括第一输入端口(INPUT)、巴伦输入端口连接板(BL1c)、巴伦第一输出传输线(BL1a)、巴伦第二输出传输线(BL1b)、巴伦缺陷地结构(DGS1)、第一接线柱(H1)、第二接线柱(H2)、第四接线柱(H4)；所述巴伦第一输出传输线(BL1a)与巴伦第二输出传输线(BL1b)结构相同，巴伦输入端口连接板(BL1c)、巴伦第一输出传输线(BL1a)、巴伦第二输出传输线(BL1b)以及巴伦缺陷地结构(DGS1)均位于接地层(GND)的上方；第一输入端口(INPUT)与巴伦输入端口连接板(BL1c)一端连接，巴伦输入端口连接板(BL1c)的另一端口连接第四接线柱(H4)的上端，第四接线柱(H4)的下端连接接地层(GND)，巴伦第一输出传输线(BL1a)的一端连接第一接线柱(H1)的上端，另一端口开路，巴伦第二输出传输线(BL1b)一端连接第二接线柱(H2)的上端，另一端开路。3.根据权利要求2所述的基于LTCC的缺陷地结构的3dB超宽带90°定向耦合器，其特征在于，所述90度宽带移相器包括移相器参考传输线(PSREL1)、移相器第一输入传输线(PSL1)、移相器第二输出传输线(PSL2)、移相器第一耦合传输线(PSL3)移相器第二耦合传输线(PSL4)、移相器短路传输线(PSL5)、移相器接地传输线(PSL6)、第三接线柱(H3)、第一输出端口(OUTPUT1)、第二输出端口(OUTPUT2)；移相器第一耦合传输线(PSL3)与移相器第二耦合传输线(PSL4)结构相同，移相器参考传输线(PSREL1)、移相器第一输入传输线(PSL1)、移相器第二输出传输线(PSL2)、移相器第一耦合传输线(PSL3)、移相器第二耦合传输线(PSL4)、移相器短路传输线(PSL5)、移相器接地传输线(PSL6)均位于接地层(GND)的下方，移相器第一输入传输线(PSL1)的一端与第一接线柱(H1)的下端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：方洁，赵子豪，常钰敏，杨冕，曹小芝，戴永胜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32