定向耦合器和微波器件制造技术

本发明专利技术提供一种定向耦合器和微波器件，所述定向耦合器包括：耦合线，其包括第一传输线组和第二传输线组，所述第一传输线组具有一输入端和一同相输出端，所述第二传输线组具有一隔离端和一正交输出端；多个开关，其对应安装在所述第一传输线组和所述第二传输线组上，当所述开关断开时，所述定向耦合器的信号传输路径的长度等于所述耦合线的长度，当所述开关闭合时，所述定向耦合器的信号传输路径的长度小于所述耦合线的长度。本发明专利技术在不增加耦合线尺寸的基础上，通过所述开关切换调整耦合线的等效尺寸、大大展宽了定向耦合器的工作带宽。大大展宽了定向耦合器的工作带宽。大大展宽了定向耦合器的工作带宽。

【技术实现步骤摘要】
定向耦合器和微波器件


[0001]本专利技术涉及微波
，尤其涉及一种定向耦合器和微波器件。

技术介绍

[0002]第五代（5G）移动网络被期许在数据流量和用户体验方面实现重大飞跃。为了实现高数据率，同时确保优于1毫秒的延迟，频谱效率与宽调制带宽相结合是关键指标。目前3GPP发布了大量的毫米波频谱资源，而不同国家或地区采用的频段不尽相同。
[0003]典型的几种正交移相的方案有：双分支线微带正交混合桥，环形混合桥，耦合线定向耦合器，传输线，LC网络和多相滤波器。LC网络实现的正交移相器尺寸紧凑，但工作带宽过窄。多相滤波器能够在超宽频带上实现90
°
相移同时具有紧凑器件尺寸，但其巨大的插入损耗需要额外的放大器来弥补，这将增加系统功耗和额外的芯片尺寸开销。多段式功分器级联高通网络以及多段式耦合线定向耦合器能够实现带宽展宽目标，但多段式方案带来的巨大尺寸难以实现芯片集成。常用的带宽拓展方案或是在低频段尺寸过大、难以实现芯片内集成，或是损耗过大、无法满足系统指标要求。因此，亟需一种超宽带且尺寸紧凑的片上正交移相方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种定向耦合器和微波器件，用以解决现有技术的定向耦合器的因带宽过窄或尺寸过大而无法同时满足在不同场景下工作频段跨度大的需求的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种定向耦合器，所述定向耦合器包括：耦合线，其包括第一传输线组和第二传输线组，所述第一传输线组具有一输入端和一同相输出端，所述第二传输线组具有一隔离端和一正交输出端；多个开关，其对应安装在所述第一传输线组和所述第二传输线组上，当所述开关断开时，所述定向耦合器的信号传输路径的长度等于所述耦合线的长度，当所述开关闭合时，所述定向耦合器的信号传输路径的长度小于所述耦合线的长度。
[0006]在本专利技术一实施例中，所述定向耦合器还包括用于分压和隔离射频信号的第一电阻，所述开关为晶体管，所述晶体管的第一电极和第二电极接在同一根传输线组上的一段耦合线，所述晶体管的第三电极与所述第一电阻串联后再与外部的控制端连接，所述控制端通过向所述晶体管输入高电平或低电平信号以对应控制所述晶体管的闭合或断开；当所述晶体管闭合时，所述晶体管使得所在传输线组的部分耦合线被短路以实现所述定向耦合器的信号传输路径的长度小于所述耦合线的长度。
[0007]在本专利技术一实施例中，所述第一传输线组和所述第二传输线组均由至少两层的传输线构成，每层传输线包括至少两根传输线，所述至少两层的传输线形成叠层结构，所述叠层结构的耦合包括同层传输线之间的侧边耦合和上下层传输线之间的平面耦合。
[0008]在本专利技术一实施例中，所述至少两层的传输线包括第一层传输线和第二层传输线，所述第一层传输线包括第一传输线和第四传输线，所述第二层传输线包括与所述第一
传输线和所述第四传输线相对应的第二传输线和第三传输线，所述第一传输线与所述第二传输线实现平面耦合，所述第一传输线与所述第四传输线实现侧边耦合。
[0009]在本专利技术一实施例中，每个传输组由不同层的两根传输线构成，若所述第一传输线组包括第一传输线和第三传输线，则所述第二传输线组包括第二传输线和第四传输线，所述第一传输线和所述第三传输线均安装有所述开关，所述第二传输线和所述第四传输线均安装有所述开关，所述第一传输线组上安装的开关数量和所述第二传输线组上安装的开关数量相等。
[0010]在本专利技术一实施例中，位于上层的所述第一传输线和所述第四传输线以及位于下层并与所述第一传输线和所述第四传输线相对应的所述第二传输线和所述第三传输线分别以并排方式从内往外进行绕线以形成具有预设形状的第一线圈。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述定向耦合器还包括第二线圈，所述第一线圈与所述第二线圈通过金属通孔连接，所述第二线圈为所述第一线圈的镜像线圈。
[0012]在本专利技术一实施例中，所述预设形状为多边形或圆形。
[0013]在本专利技术一实施例中，所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线以及所述第四传输线的宽度相同或不相同；所述第一传输线、所述第二传输线、所述第三传输线以及所述第四传输线的长度相同。
[0014]在本专利技术一实施例中，所述开关为双极结型晶体管或场效应晶体管。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述定向耦合器还包括第二电阻，所述隔离端与所述第二电阻串联后接地。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种微波器件，所述微波器件包括如第一方面任一项所述的定向耦合器。
[0017]本专利技术提供的一种定向耦合器和微波器件，通过提供多个开关，并将所述开关引入至耦合线中，通过切换该开关的断开和闭合来调节所述定向耦合器的有效工作长度，从而可以切换所述定向耦合器的工作频率，故本专利技术在不增加耦合线尺寸的基础上，通过开关切换调整耦合线的等效尺寸、大大展宽了定向耦合器的工作带宽。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术提供的定向耦合器的结构示意图；图2是基于图1的开关断开的定向耦合器的结构示意图；图3是基于图1的开关闭合的定向耦合器的结构示意图；图4（a）是本专利技术实施例提供的耦合线的结构示意图；图4（b）是图4（a）中A1部放大图；图5是本专利技术实施例提供的定向耦合器的顶部示意图；图6是本专利技术实施例提供的定向耦合器的底部示意图；图7（a）是本专利技术另一实施例定向耦合器的顶部示意图；
图7（b）是图7（a）中A2部放大图；图8是本专利技术实施例提供的仿真幅度和相位误差的变化曲线图；图9（a）~图9（h）是本专利技术实施例的000到111八个状态的不同仿真散射参数的变化曲线图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
[0022]以下对本专利技术涉及的技术术语进行描述：定向耦合器是一种具有方向性的功率耦合（分配）元件。它是一种四端口元件，通常由直通线（主线）和耦合线（副线）的两段传输线组合而成。直通线和耦合线之间通过一定的耦合机制（例如缝隙、孔、耦合线段等）把直通线功率的一部分（或全部）耦合到耦合线中，并且要求功率在耦合线中只传向某一输出端口，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器包括：耦合线，其包括第一传输线组和第二传输线组，所述第一传输线组具有一输入端和一同相输出端，所述第二传输线组具有一隔离端和一正交输出端；多个开关，其对应安装在所述第一传输线组和所述第二传输线组上，当所述开关断开时，所述定向耦合器的信号传输路径的长度等于所述耦合线的长度，当所述开关闭合时，所述定向耦合器的信号传输路径的长度小于所述耦合线的长度。2.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器还包括用于分压和隔离射频信号的第一电阻，所述开关为晶体管，所述晶体管的第一电极和第二电极接在同一根传输线组上的一段耦合线，所述晶体管的第三电极与所述第一电阻串联后再与外部的控制端连接，所述控制端通过向所述晶体管输入高电平或低电平信号以对应控制所述晶体管的闭合或断开；当所述晶体管闭合时，所述晶体管使得所在传输线组的部分耦合线被短路以实现所述定向耦合器的信号传输路径的长度小于所述耦合线的长度。3.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一传输线组和所述第二传输线组均由至少两层的传输线构成，每层传输线包括至少两根传输线，所述至少两层的传输线形成叠层结构，所述叠层结构的耦合包括同层传输线之间的侧边耦合和上下层传输线之间的平面耦合。4.根据权利要求3所述的定向耦合器，其特征在于，所述至少两层的传输线包括第一层传输线和第二层传输线，所述第一层传输线包括第一传输线和第四传输线，所述第二层传输线包括与所述第一传输线和所述第四传输线相对应的第二传输线和第三传输线，所述第一传输线与所述第二传输线实现平面耦合，所述第一传...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小杰，王龙，侯德彬，
申请(专利权)人：南京迈矽科微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：