具有边缘及宽边耦合部段的耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种耦合器（４０），其包括互相耦合的第一导体以及第二导体（４８、５０）。该耦合导体可以具有规则或者不规则的配置，并且例如可以为线性的，包括直线或具有一个或多个曲线、弯曲或折角（７８），诸如形成圆环、线圈、螺旋（７４、７６）或其它环状物（７０、７２）。耦合器（４０）的一个或多个部段（４２、４４、４６）可以位于不同的高度并且可以被介电媒介，例如被空气或者介电衬底分开。耦合导体（４８、５０）可以在相同或分开的介电表面上，诸如公共衬底的相对表面上互相面对，并且每个导体（４８、５０）可以包括位于衬底的每一边或每个表面上的一个或者多个部分（４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ）。在一些实施例中，耦合器（４０）可以包括多个耦合部段（４２、４４、４６），并且一个部段（４４）内的导体（４８、５０）仅仅为宽边耦合，而另一个部段（４２）内的导体（４８、５０）则为边缘耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有边缘及宽边耦合部段的耦合器5 相关申请为了美国指定的目的，本申请是申请日为2005年3月8日的美 国专利申请第11/075,608号的继续申请，该11/075,608号申请为申 请曰为2003年12月8日的美国专利申请第10〃31，174号的部分继 续申请，上述申请为各种目的通过引用而结合于此。10
技术介绍
当两个导线互相分开、但却非常互相接近时，该两个导线之间 形成耦合，从而使得在一个导线内流动的能量被感应至另一个导线 内。在导线之间流动的能量的数量与导体所在的介电媒介及导线之 15 间的间距有关。基于耦合的相对数量，既使环绕线的电^t场为无穷 大，这些线常常被称为接近或紧密耦合、松散耦合或者没有耦合。耦合器为电磁装置，该耦合器形成为用以利用耦合线的优势， 并且可以具有四个端口 ，每个端口与两个耦合线的每个端部相关。 主线具有输入端，该输入端直4妾地或者间接地连接到输入端口。另 20 —个端部连接到直接端口。另一个副线或者辅助线在耦合端口与隔 离端口之间延伸。耦合器可以互逆，并且根据耦合器是如何连接到 外部电路的情况，任何给定的端口可以发挥四种类型的端口中的其 中任何一个端口的功能。定向耦合器为四端口网络，其可以在所有的端口同时阻抗匹配。 25 功率可以,人一个输入端口流动到相应的 一对输出端口 ，并且如果该输出端口适当地中断，那么该对输入端口 #皮隔离。一^殳地采用混合形式，以便将其输出功率平等地在两个输出端之间分隔，作为更一 般的情况，定向耦合器可以具有不等输出端。经常地，耦合器具有 非常弱的对耦合输出端的耦合，其减小从输入端到主输出端的插入损失。定向耦合器的一个品质评定方法是它的方向性，该方向性为 所需要的耦合输出与隔离端口输出之间的比值。相邻的平行传输线之间同时电性地耦合及磁性地耦合。耦合本 质上与频率成正比，并且如果^"兹性耦合及电性耦合平等的话，那么 5 可以具有更高的方向性。更长的耦合区域增加了线之间的耦合，直到增量(incremental)耦合的矢量和不再增加为止，并且耦合将随着电 性长度的增加而以正弦形式减少。在很多应用中，需要在较宽频带 上具有恒定的耦合。对称耦合器本质上在耦合输出端口之间表现卯 度的相位差，而非对称耦合器具有接近O度或180度的相位差。10 除非使用铁氧体或其它高渗透性材料， 一般地，通过串级耦合器而在较高频率获得大于倍频程带宽的带宽。在均匀长型耦合器中， 当长度超过波长的1/4时耦合衰减，并且仅仅一个倍频程带宽对+/-0.3dB的耦合紋波实用。如果三个长度平等的耦合器作为一个长型耦 合器而连接起来时，并且使两个外部部段平等地耦合，并且比中央15 耦合非常弱，那么导致宽带设计。所有三个耦合在低频段叠加。在 较高频段，三个部段可以结合以便在中心频率产生减小的耦合，其 中每个耦合器为波长的1/4。这种设计可以扩展到许多部段，以便获 得非常大的带宽。串级耦合器方法存在两个特性。 一个是耦合器变得非常长而且20 有损耗，因为在最低频带边缘，该耦合器结合后的长度大于波长的 1/4。而且，中央部段的耦合变的非常紧密，尤其对于3dB的多倍频 程耦合器而言。具有X: 1带宽的串级耦合器在其范围的高端大约为 波长的X/4长。作为一种备选，集总的、但损失一般更高的元件被 推荐使用。25 这些耦合器，而不是集总的元件形式，设计成在阶跃阻抗耦合器与变压器之间使用模拟电路。作为结果，耦合器制造成台阶状部 段，每个部段具有1/4中心设计频率的波长的长度，并且可以为多个 部段那么长。
技术实现思路
公开了 一种耦合器，其包括互相耦合的第 一导体以及第二导体。该耦合导体可以具有规则或者不规则的配置，并且例如，可以为线性的，包括直线或具有一个或多个曲线、弯曲或折角，诸如形成圆5 环、线圈、螺旋或其它环状物。耦合器的一个或多个部段可以位于不同的高度并且可以被介电媒介，例如被空气或者介电衬底分开。 耦合导体可以在相同或分开的介电表面上，诸如公共衬底的相对表面上互相面对，并且每个导体可以包括位于衬底的每一边或每个表 面上的一个或者多个部分。在一些实施例中，耦合器可以包括多个 10 耦合部段，并且一个部段内的导体仅仅为宽边耦合，而另一个部段 内的导体则为边缘耦合。附图说明图1为第一耦合器的简化立体图。 15 图2为第二耦合器的简化立体图。图3为第三耦合器的立体图。 图4为图3中耦合器的导体的平面视图。 图5为沿着图4中的线5-5的截面视图。图6为图3中耦合器的第一导电层沿着图5中线6-6的平面视图。 20 图7为图3中耦合器的第二导电层沿着图5中线7-7的平面视图。图8为以图3中耦合器频率的函数模拟的被选运行参数线绘图。具体实施例方式可以基于奇数以及偶数传^"模式而对两个耦合线进行分析。对 25于一对相同的线，偶数模式存在于施加到线的输入端的平等电压之 间，而对于奇数冲莫式，则存在于平等异相(out of phase)电压之间。这 种模型可以扩展到非等同线上，并且可以扩展到多个耦合线上。例 如，对于在50欧姆内的高方向性系统，奇数模式的特性阻抗与偶数模式的特性阻抗之间的乘积，例如Z。j^Z。。等于Z。2,或者为2500欧 姆。Z。、 Z^以及Z。。分别为耦合器、偶数模式以及奇数模式的特性 阻抗。而且，两种模式的传播速度越均等，则耦合器的方向性越好。 耦合线上方以及下方的介电质可以减小偶数;模式阻抗，同时它 5可以对奇数模式具有很小的影响。介电常数为1的空气可以减小数 量，从而与其它具有更高介电常数的介电质相比，可使偶数模式阻 抗得到减小。然而，用于制造耦合器的精确导体可能需要获得支撑。 因为两个原因，螺旋或者其它环状物也可以增加偶数模式阻抗。 其中一个原因是对地电容可以在多个导体部分之间共享。另外，相 10邻导体之间的》兹性耦合提高了它们的有效电感。环状物线也比直线 小，并且在没有严重影响偶数4莫式阻抗的情况下，更容易提供支撑。空气也可用作介电质。然而，使用空气作为螺旋上方与下方的 介电质，同时将螺旋支撑于介电常数大于1的材料上，可能产生速 度差异，因为奇数模式主要通过耦合线之间的介电质传播，并且因 15此比在空气中传播的速度慢，而偶数模式主要通过空气传播。奇数模式传播作为平衡传输线。为了使偶数与奇数模式速度均 等，偶数模式需要将速度减慢一定数量，该数量等同于由奇数模式 的任何介电质加载引起的速度减小量。这可以通过形成偶数模式的 稍微集总延长线而实现。增加螺旋部段中央的对地电容产生了 L-C-L 20低通滤波器。这可以通过加宽螺旋部段中心或中间部分的导体而实 现。螺旋部段的部分之间的耦合将低通的结构修改为几乎为全通的 "T"部段。当螺旋的电性长度足够大时，例如大于设计中心频率的 1/8时，螺旋可以不被考虑发挥集总元件的功能。作为一种结果，它 几乎可以为全通。几乎全通偶数模式的延迟以及平衡介电质加载奇 25 数模式的延迟在十进位带宽上可以促成大致均等。因为设计中心频率得以减小，这是可能的在螺旋中使用更多 的绕数，以便使它更加集总并且全通，并且在最高频率具有更好的 表现。物理缩小也可允许在高频率使用更多的绕数，但是轨迹尺寸、开孔及介电层可能变得难以实现。耦合器可以包括至少一个第一条形导体以及第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合器，其包括：　　　　配置成至少两个耦合部段的至少第一条形导体以及第二条形导体，所述第一导体以及第二导体在所述耦合部段中的第一个内基本上仅仅为宽边耦合，而在所述耦合部段中的第二个内为边缘耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AF波德尔，
申请(专利权)人：韦拉托内有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]