【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电桥结构，具体涉及一种集成耦合功能的超大功率六端口电桥。
技术介绍
1、电桥作为关键的无源器件，常应用于现代射频微波领域的相控阵雷达以及其他通信系统中，具有功分、合成、移相等十分重要的作用，如何实现电桥的小型化、大功率、高散热一直是研究的重点。
2、目前常见的电桥主要有两种形式：传统型电桥和表面焊接电桥。传统型电桥尺寸大，结构单一，功率容量高；而表面焊接电桥尺寸小，集成度高，广泛应用于各种射频微波组件和模块中，但是功率容量小，散热不好，因此选择合适介质材料及合理电路结构设计来实现大功率容量是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
1、解决的技术问题：本专利技术公开了一种集成耦合功能的超大功率六端口电桥，相比于现有技术，电路的有效介电常数增大，体积缩小，实现了小型化；同时在电路中集成了耦合功能，优化了整体电路设计，减少了射频断点，使电桥在超大功率应用领域具有较高的可靠性。
2、技术方案：
3、一种集成耦合功能的超大功率六端口电桥，所述超大功率六端口电桥从上往下依次由金属盖板、顶层压板、中间层电桥、电桥底板堆叠组成；
4、所述中间层电桥由高热导率ptfe体系覆铜板压合而成，从上至下依次为第一上铜箔微带电路、上介质板、第一下铜箔微带电路、中间压合pp片、第二上铜箔微带电路、下介质板和第二下铜箔微带电路；
5、所述第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路采用螺旋带状线印刷在上介质板两侧，进行宽边耦合；
6、所述
7、所述电桥底板上的六个端点分别设有六个接口，分别连接输入端、隔离端、耦合端、直通端、第一微带耦合输出端口和第二微带耦合输出端口；直通端和耦合端的幅度相等，相位差为90度；输入端依次连接四个微带电路上的馈电点后与直通端形成电气连接；隔离端依次连接四个微带电路上的馈电点后与耦合端形成电气连接；第一微带耦合输出端与直通端形成了一条耦合支路，第二微带耦合输出端与耦合端形成了另一条耦合支路。
8、进一步地，所述第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路、第二上铜箔微带电路和第二下铜箔微带电路上均对应设置有四个连接区，依次为第一连接区、第二连接区、第三连接区和第四连接区；每层电路的四个连接区内均设置有馈电点；
9、所述第一上铜箔微带电路和第一下铜箔微带电路采用螺旋带状线印制在上介质板两侧，所述第一上铜箔微带电路的螺旋带状线两端分别延伸至第一连接区和第四连接区；
10、所述第一下铜箔微带电路的螺旋带状线两端分别延伸至第二连接区和第三连接区；
11、所述第二下铜箔微带电路上设置有四个带状线，分别将四个连接区内的馈电点延伸至外围，分别与电桥底板上的输入端、隔离端、耦合端、直通端连接；
12、所述输入端、隔离端、耦合端、直通端两两位于中间层电桥长边两侧，第一微带耦合输出端和第二微带耦合输出端均设置在直通端和耦合端之间，第一微带耦合输出端临近直通端，第二微带耦合输出端临近耦合端。
13、进一步地，所述中间层电桥长边两侧设置有六处金属包边，其中四个金属包边与输入端、隔离端、耦合端、直通端一一对应，剩余两个金属包边位于其所在边的两个接口之间。
14、进一步地，所述中间层电桥的上介质板和下介质板均采用高热导率ptfe体系覆铜板，其相对介电常数的取值范围为3.0～10.0，上介质板和下介质板的介质厚度分别选用0.508mm和1.524mm。
15、进一步地，所述中间层电桥的压合pp片选用两层半固化片，其相对介电常数的取值范围为3.0～3.5，厚度为0.2mm。
16、进一步地，所述中间层电桥的第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路、第二上铜箔微带电路、和第二下铜箔微带电路的线宽、耦合间距和每一节长度的计算过程包括以下步骤：
17、采用奇偶模模型分析法获取耦合线的奇偶模特征阻抗zo和ze：
18、zo＝1/vo*co；
19、ze＝1/ve*ce；
20、其中vo和ve分别为奇偶模传输速度，co和ce分别为奇偶模单位长度电容；
21、根据传输线理论，计算得到耦合度c：
22、c＝20log((ze-zo)/(ze+zo))；
23、奇偶模阻抗与端口阻抗关系满足下述公式：
24、
25、推导得到宽边耦合电桥的奇偶模特征阻抗；结合奇偶模特征阻抗，通过查表，近似算出宽边耦合电桥的线宽和耦合间距；
26、通过下述公式计算得到每一节的耦合线长度：
27、
28、其中，g表示重力加速度，单位为m/s2；λ表示波长，单位为μm；εr表示相对介电常数。
29、进一步地，所述中间层电桥的金属化通孔加塞铜浆，金属化通孔直径的取值范围为0.3mm～0.5mm。
30、进一步地，所述中间层电桥的非金属化通孔不塞孔，非金属化通孔的直径的取值范围为2.2mm～3.2mm。
31、进一步地，所述中间层电桥的第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路、第二上铜箔微带电路、和第二下铜箔微带电路之间采用螺钉或铆钉装配。
32、进一步地，所述金属盖板的材质包括铝、铜和不锈钢。
33、有益效果：
34、第一，本专利技术的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，采取多层覆铜板压合技术，多层介质填充的方式使得电路的有效介电常数增大，缩小了体积，实现了小型化；
35、第二，本专利技术的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，所有覆铜板均采用高热导率ptfe体系覆铜板(相对介电常数3.0～10.0)，散热系数好，在超大功率工程应用中能够提升系统电路的性能，以及长期工作的可靠性；
36、第三，本专利技术的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，电桥选用多层厚度介质板材料，电路共有4层组成，其中2～3层采用金属化通孔加塞铜浆，1～2层采用回流焊工艺焊接形成电气连接，多层电路板采用螺钉或铆钉装配，避免了盲孔工艺和从顶到底的超长金属通孔，降低了加工难度，增加了良好的导电散热性能。
37、第四，本专利技术的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，电桥在电路中集成了耦合功能，方便及优化了整体电路的设计和实现，减少了射频断点，使其在超大功率应用领域具有较高的可靠性。
38、第五，本专利技术的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，电桥功率容量达到脉冲峰值功率10000w，连续波1000w，目前该功率容量已填补国内同等规格电桥的空白。
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1.一种集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述超大功率六端口电桥从上往下依次由金属盖板、顶层压板、中间层电桥、电桥底板堆叠组成；
2.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路、第二上铜箔微带电路和第二下铜箔微带电路上均对应设置有四个连接区，依次为第一连接区、第二连接区、第三连接区和第四连接区；每层电路的四个连接区内均设置有馈电点；
3.根据权利要求2所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥长边两侧设置有六处金属包边，其中四个金属包边与输入端、隔离端、耦合端、直通端一一对应，剩余两个金属包边位于其所在边的两个接口之间。
4.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥的上介质板和下介质板均采用高热导率PTFE体系覆铜板，其相对介电常数的取值范围为3.0～10.0，上介质板和下介质板的介质厚度分别选用0.508mm和1.524mm。
5.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征
6.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥的第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路、第二上铜箔微带电路、和第二下铜箔微带电路的线宽、耦合间距和每一节长度的计算过程包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥的金属化通孔加塞铜浆，金属化通孔直径的取值范围为0.3mm～0.5mm。
8.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥的非金属化通孔不塞孔，非金属化通孔的直径的取值范围为2.2mm～3.2mm。
9.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥的第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路、第二上铜箔微带电路、和第二下铜箔微带电路之间采用螺钉或铆钉装配。
10.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述金属盖板的材质包括铝、铜和不锈钢。
...【技术特征摘要】
1.一种集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述超大功率六端口电桥从上往下依次由金属盖板、顶层压板、中间层电桥、电桥底板堆叠组成；
2.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述第一上铜箔微带电路、第一下铜箔微带电路、第二上铜箔微带电路和第二下铜箔微带电路上均对应设置有四个连接区，依次为第一连接区、第二连接区、第三连接区和第四连接区；每层电路的四个连接区内均设置有馈电点；
3.根据权利要求2所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥长边两侧设置有六处金属包边，其中四个金属包边与输入端、隔离端、耦合端、直通端一一对应，剩余两个金属包边位于其所在边的两个接口之间。
4.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述中间层电桥的上介质板和下介质板均采用高热导率ptfe体系覆铜板，其相对介电常数的取值范围为3.0～10.0，上介质板和下介质板的介质厚度分别选用0.508mm和1.524mm。
5.根据权利要求1所述的集成耦合功能的超大功率六端口电桥，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁庆山，向虎，盛重，周骏，
申请(专利权)人：南京国博电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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