一种基于薄膜介质的小型化耦合器制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其属于微波通信领域。该耦合器包括薄膜介质；位于所述薄膜介质一侧的四段枝节微带线；以及位于所述薄膜介质另一侧的开缝金属地。其中，薄膜介质厚度小于10um，耦合器边长尺寸小于0.08个波长。耦合器由两种尺寸的小型化90°微带线交替连接而成，充分利用了有限的空间，达到较高的空间利用率。本实用新型专利技术具有如下三点主要优势：①提出薄膜介质高阻抗传输线设计，提升薄膜介质微带线宽度，降低传输损耗，②提出基于L‑C振荡的薄膜介质传输线，实现基于薄膜介质的小型化传输线，③交错排布的耦合‑直通枝节，提升空间利用率，实现耦合器小型化设计。本实用新型专利技术在射频领域使用了薄膜介质，为通信、雷达领域的射频系统设计提供了新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于薄膜介质的小型化耦合器
本技术属于微波通信领域，特别涉及一种基于薄膜介质的小型化耦合器。
技术介绍
射频耦合器是射频系统中不可或缺的部件，使用在2/3/4/5G及WiFi/蓝牙，卫星通信等各种无线通信领域，此外在各种雷达射频系统中也广泛使用。耦合器的性能的好坏对连接在耦合器前后的射频链路性能有很大影响，对整个射频系统的指标有重要作用。随着许多通信产品及雷达产品对小型化的追求，其中的各个模块都面临小型化的问题，包括应用广泛的耦合器。目前市面上使用的耦合器基本可以分为腔体滤波器、PCB微带滤波器以及LTCC技术滤波器三种，其中腔体滤波器和PCB微带滤波器体积大，对于高频使用而言难以达到小型化的要求。LTCC技术生产的滤波器设计较为复杂，增加了制作难度，且成本相对较高。综上所述，滤波器应该向更低的生产成本，更小的尺寸，更简易的结构进行发展。
技术实现思路
本技术的目的是通过以下技术方案实现的。有鉴于此，本技术提供了一种基于薄膜介质的小型化耦合器。本技术的技术方案如下：首先本技术提出了一种新型的薄膜介质传输线，其工作原理是通过在微带线下方的金属地上设置缝隙，增加微带传输线的感性，然后在微带线两侧增加金属枝节来增加传输线的容性，通过调节缝隙和枝节实现不同频段下的L-C谐振，从而缩短微带线的长度以及增加微带线的宽度，一方面缩小了尺寸，另一方面降低了微带线的传输损耗。本技术以耦合器为例说明这种传输线的优势，此种设计的微带线同样适用于别的射频组件。下面具体说明本技术的薄膜介质的小型化耦合器。一种基于薄膜介质的小型化耦合器，包括薄膜介质，薄膜介质一侧为开缝金属地，另一侧为枝节微带线。为了达到较优的性能，本技术分别设计了两种小型化90°微带线依次连接，形成最终的小型化耦合器，达到良好的匹配、较低损耗，提高其工作效率。所述的枝节微带线，通过地板开缝增加传输线感性，通过开路枝节增加传输线容性，最终实现工作频段下LC振荡，达到微带线小型化目的方式。所述薄膜介质是本技术使用的核心技术手段，该介质厚度仅有5um，相比传统介质基板缩小了50～200倍，其超薄特性是本技术亮点所在。所述开缝金属地，是在完整的金属地上有设计的刻蚀缝隙，配合另一侧微带线。形成L-C振荡。以上描述的所有部件均被设计在1.7mm*1.7mm的空间内，总厚度仅有9um，因此这样的耦合器更容易被使用，便于射频系统的设计。本技术的有益效果是：使用薄膜介质设计，极大缩减了器件厚度。对微带线进行了改进，90°的微带线长度仅有0.5mm，相比同介质下的常规90°微带线3.8mm，缩小到原来的1/7以下。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术小型化耦合器的主视图；图2为本技术小型化耦合器的侧视图；图3为本技术第一种小型化90°微带线结构图；图4为本技术第二种小型化90°微带线结构图；图5为本技术小型化耦合器各端口示意图；图6为本技术小型化耦合器端口S参数结果；图7为本技术小型化耦合器2、3端口幅度差值结果；图8为本技术小型化耦合器2、3端口相位差值结果。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本技术涉及的耦合器工作中心频率为14GHz，带宽500MHz以上，图1为小型化耦合器的主视图，包括以下部分：耦合器外围尺寸1，玻璃和液晶尺寸与此相同，实际耦合器的使用面积小于外围尺寸；小型化耦合器的表面电路部分2，包含四段90°枝节微带线以及四个馈电端口微带线；金属地刻蚀缝隙3，是刻蚀在金属地的矩形缝隙，与枝节微带线相互作用，形成LC振荡，缩短微带线长度。图2为本技术小型化耦合器的侧视图，从上到下依次为耦合器金属层11(即图1中的表面电路部分2)，薄膜介质层12，以及金属地层13。本技术耦合器的原理和传统定向耦合器一样，是由四段90°微带线连接而成，本技术缩小尺寸的技术手段是改造了90°微带线，图3和图4为本技术的两种90°微带线，下面作具体说明。图3为第一种小型化90°微带线结构图，是双枝节、三缝隙的微带线结构，两端微带线宽wl1_1＝0.29mm，枝节的长宽分别为：ll1＝0.21mm，wl1_2＝0.7mm，两微带枝节间距dis1＝0.035mm，三个缝隙尺寸相同，长宽分别为：sl1＝0.558mm，sw1＝0.02mm。图4为第二种小型化90°微带线结构图，同样是双枝节、三缝隙的微带线结构，两端微带线宽wl2_1＝0.18mm，枝节的长宽分别为：ll2＝0.18mm，wl2_2＝0.6mm，两微带枝节间距dis2＝0.035mm，三个缝隙尺寸相同，长宽分别为：sl2＝0.692mm，sw2＝0.02mm。将上述两种小型化90°微带线依次旋转连接，形成小型化耦合器的表面电路2，使得空间利用率最大化，充分利用方形尺寸场地。图5标识了四个射频端口，分别为输入端<1>，直通端<2>，耦合端<3>和隔离端<4>。后续结果均以此端口为参考。图6为该耦合器的结果，S11为1端口匹配情况，带内都在-18dB以下，匹配良好。S21和S31分别为直通端<2>和耦合端<3>的传输系数，两者基本相同，都在-4dB左右。S41为端口隔离度，带内在-20dB以下，隔离良好。图7为本技术薄膜介质的小型化耦合器直通端<2>和耦合端<3>的幅度差值，带内保持在0.05dB以内，一致性良好。图8为本技术薄膜介质的小型化耦合器直通端<2>和耦合端<3>的相位差值，在90°±1°范围内变化。本分明使用的薄膜介质最大好处是薄，厚度比传统介质小了50～200倍，对器件的小型化和轻量化有明显优势，且对于高频信号可以抑制杂散信号的产生，使有用信号更纯净。但是物理强度相对较弱，单独使用风险较大，应附着于物理强度大的材料上。随着通信领域使用频段的不断提高，尺寸的要求越来越严格，这种薄膜介质会越来越有使用的必要性。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其特征在于，包括：/n薄膜介质；/n位于所述薄膜介质一侧的四段枝节微带线；以及/n位于所述薄膜介质另一侧的开缝金属地。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其特征在于，包括：
薄膜介质；
位于所述薄膜介质一侧的四段枝节微带线；以及
位于所述薄膜介质另一侧的开缝金属地。


2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其特征在于，
所述开缝金属地，是在完整的金属地上有设计刻蚀缝隙，配合另一侧微带线形成L-C振荡。


3.根据权利要求1所述的一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其特征在于，所述薄膜介质的厚度为5um。


4.根据权利要求1所述的一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其特征在于，所述四段枝节微带线包括两段第一枝节微带线和两段第二枝节微带线。


5.根据权利要求1所述的一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其特征在于，所述四段枝节微带线的枝节是矩形或扇形。


6.根据权利要求4所述的一种基于薄膜介质的小型化耦合器，其特征在于，
所述第一枝节微带线是双枝节、三缝隙的微带线结构，两端微带线宽wl1_1＝0.29mm，枝节的长宽分别为：ll1＝0.21mm，wl1_2＝0.7mm，两微带枝节间距dis1＝0...

【专利技术属性】
技术研发人员：修威，田海燕，吴迪，杨光，
申请(专利权)人：北京华镁钛科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11