專利名稱：帶有整體的微波傳輸帶連接端口的倒置的共面波導(dǎo)耦合器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上微波電路，本發(fā)明尤其涉及一種用于微波電路的信號耦合器。微波電路在電路部分之間通常使用信號耦合器。過去使用了多種耦合器結(jié)構(gòu)，其中包括微波傳輸帶耦合線、帶狀線耦合線、和共面波導(dǎo)耦合線。微波電路的最常用形式是微波傳輸帶傳輸線。例如為Lange(蘭格)耦合器的微波傳輸帶耦合器難以在線的進行分辨度和空間受到限制的印刷電路板中進行制造。當需要數(shù)量級為-3dB(即傳入能量的一半)的較高耦合值時，這種情況更是如此。以前已經(jīng)證實，共面波導(dǎo)耦合器可滿足高耦合值的要求，同時僅需要線的寬度和間隙具有中等的分辨度。然而，完全以共面波導(dǎo)形式實現(xiàn)的耦合器需要微波傳輸帶至共面波導(dǎo)的過渡，這占用了限定電路結(jié)構(gòu)的空間和位置。
Frick的美國專利5629654披露了一種整體共面的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。然而，對于許多應(yīng)用場合所希望的是，具有微波傳輸帶傳輸線的輸入和輸出端口?，F(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)需要微波傳輸帶至共面波導(dǎo)的過渡，以便使用帶有微波傳輸帶輸入和輸出端口的共面波導(dǎo)耦合器。這增加了電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性并且占用了額外的電路板空間。
本發(fā)明涉及提供一種用于微波傳輸帶輸入和輸出端口的共面耦合器，其節(jié)省空間并且與印刷電路板的制造考慮因素相兼容，同時提供了所需的耦合值、終端回波損耗、和隔離。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明，在微波電路中用于微波傳輸帶輸入和輸出端口的平面耦合器形成在印刷電路底襯上，其中微波傳輸帶輸入和輸出線在該底襯的一個表面上；并且該共面耦合器線在該底襯的相對表面上。通孔將該微波傳輸帶端口與該共面耦合器線互連。
金屬層形成在帶有該共面耦合器的表面上，但是與該耦合器間隔開。該金屬層與輸入和輸出端口一起用于形成微波傳輸帶接地平面。
在優(yōu)選實施例中，該第一和第二金屬線間隔平行地布置并且優(yōu)選地包括U形的金屬跡線。偏壓金屬線設(shè)置在帶有輸入和輸出端口的表面上，該偏壓金屬線延伸橫跨在相對表面上的共面耦合器線并與其間隔開，以便向安裝在該表面上的電路部件提供偏壓電壓。通過使該偏壓金屬線接地，該共面耦合器可包括部分接地的共面波導(dǎo)件?？烧{(diào)節(jié)該接地的共面波導(dǎo)件中心部分的量，以優(yōu)化整個耦合器的特性。
依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在底襯空間方面是高效的，這導(dǎo)致在成本、制造、和應(yīng)用方面的改善。通過參照附圖閱讀以下的具體實施方式
和權(quán)利要求，可更好地理解本發(fā)明及其目的和特征。


圖1是相位正交平衡放大器模塊的功能框圖，其中使用了本發(fā)明的耦合器；圖2是依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于共面耦合器的印刷電路底襯的頂和底表面上的金屬跡線的頂視圖；圖3A是用于在底襯的一個表面上的輸入和輸出端口的噴鍍金屬的平面圖；圖3B是用于在底襯的底表面上的共面耦合器的噴鍍金屬的平面圖；和圖4是在頂和底表面上的金屬跡線和互連通孔的三維視圖。
具體實施例方式
圖1是微波電路的功能框圖，其中輸入信號在附圖標記10處經(jīng)耦合器12提供給相位正交平衡放大器54、56，該放大器的放大輸出經(jīng)耦合器18提供給輸出端20。通常，輸入線10和輸出線20是微波傳輸帶，其包括在底襯的相對表面上在該底襯的位于接地的金屬層上的一個表面上的金屬跡線，并且耦合器12、18是共面的金屬跡線。Frick的美國專利5629654披露了一種帶有均形成在底襯的印刷電路的一個表面上的共面耦合器12的輸入和輸出微波傳輸帶。如上所述，這種結(jié)構(gòu)不能節(jié)省成本和空間。
依據(jù)本發(fā)明，通過將微波傳輸帶的輸入和輸出線設(shè)置在底襯的一個表面上并將共面耦合器線設(shè)置在該底襯的另一表面上，并且該輸入和輸出線通過穿過底襯的通孔連接到共面耦合器上，從而實現(xiàn)了在成本和性能方面的改進。該底襯可以是帶有金、銀、或銅金屬線的陶瓷制品，可使用其它適當?shù)牡滓r和金屬層。圖2是圖1所示的電路的平面圖，這是通過使用依據(jù)本發(fā)明的共面耦合器來實現(xiàn)的。在該視圖中，所有的金屬跡線和電路位于底襯的除了在該底襯的底表面上的耦合器14和16之外的底襯頂表面上。輸入端口10和隔離端口11包括包括在頂表面上的噴鍍金屬(metalization)，其與在底表面上的金屬化層配合使用，以便形成微波傳輸帶輸入線。類似的是，輸出端口20和隔離端口21包括在頂表面上的噴鍍金屬，其與在底表面上的噴鍍金屬配合使用，以作為微波傳輸帶輸出線。共面耦合器14、16包括在底表面上形成在區(qū)域24、26中的噴鍍金屬，在該區(qū)域中背面的噴鍍金屬被除去了。平面耦合器14包括交錯指型的U形金屬跡線31、32，其中金屬跡線31通過貫穿通孔33連接到輸入噴鍍金屬10上并經(jīng)通孔35連接到金屬跡線34上。類似的是，U形金屬跡線32通過通孔36連接到隔離端口11上并經(jīng)通孔39連接到微波傳輸帶跡線38上。非?？拷钠叫芯€31和32形成該耦合線。微波傳輸帶跡線34、38向帶有微波傳輸帶輸出端40、42的放大器54、56提供了平衡的輸入，微波傳輸帶輸出端40、42將放大器54、56的輸出端連接到在底表面上的共面耦合器16上。耦合器16具有與耦合器14相同的結(jié)構(gòu)，其中在底表面上的U形金屬跡線連接到微波傳輸帶40、42上，并且經(jīng)穿過底襯的導(dǎo)電通孔連接到輸出端口20和隔離端口21上。
依據(jù)本發(fā)明的一特征，偏壓(在射頻接地處)通過在頂表面上的微波傳輸帶44接通，該微波傳輸帶44在位于底表面上的耦合器14之上并與其間隔開，以便向由附圖標記50表示的電路提供偏壓。該偏壓線44經(jīng)電容器46和通孔48連接到在底表面上的接地層上。該跨接結(jié)構(gòu)使得直流偏壓以與共面耦合器線成直角的方式被獲取并橫跨該耦合器線，并沒有降低該共面耦合器的性能，同時保持了該耦合器與該直流軌線之間高度的電絕緣。在另一實施例中，倒置的共面耦合器可具有在跨接的直流偏壓下作為部分接地的共面波導(dǎo)件的中心部分。通過調(diào)節(jié)該接地其面波導(dǎo)中心部分的量，可優(yōu)化整個耦合器的特性。
圖3A示出了在底襯的頂表面的一部分上的金屬跡線，該部分包括輸入端口和微波傳輸帶10、隔離端口和微波傳輸帶11、放大器54、56、輸出微波傳輸帶端口20、和輸出隔離端口21。圖3B是底表面的平面圖，其示出了帶有去除部分24的金屬層50，共面耦合器14形成于其中。圖4示出了代表性的通孔48的三維視圖，并且示出了通孔使得頂微波傳輸帶跡線與底共面波導(dǎo)跡線互連。例如，這些相同的經(jīng)改進的共面耦合器可與混頻器和調(diào)制器組合使用，以形成相位正交平衡的混頻器和調(diào)制器。單個的經(jīng)改進的共面耦合器可與同相的分配器/合成器結(jié)合使用，以形成IQ調(diào)制器和鏡像抑制混頻器。
已經(jīng)描述了經(jīng)改進的共面耦合器在相位正交的功率分配器和放大器中與微波傳輸帶輸入和輸出線一起使用的情況。盡管本發(fā)明參照特定的實施例來描述，但是本發(fā)明的描述是示意性的，而不限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離由后附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可實現(xiàn)各種變型和應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.在具有位于印刷電路底襯上的用于微波傳輸帶輸入和輸出端口的共面耦合器的微波電路中，改進包括a)將微波傳輸帶輸入和輸出線設(shè)置在該底襯的一個表面上；b)將共面耦合器線設(shè)置在該底襯的另一個表面上；和c)將在該一個表面上的該微波傳輸帶輸入和輸出線與在該另一個表面上的該共面耦合器線互連。
2.如權(quán)利要求1所述的改進，其特征在于，步驟c)包括使用貫穿的通孔。
3.如權(quán)利要求2所述的改進，其特征在于，該共面耦合器線包括以間隔平行方式布置的第一和第二金屬線。
4.如權(quán)利要求3所述的改進，其特征在于，該第一和第二金屬線都是U形的。
5.如權(quán)利要求4所述的改進，其特征在于，其還包括以下步驟d)在該一個表面上設(shè)置一延伸跨過該共面耦合器的該第一和第二金屬線且與其間隔開的偏壓金屬線。
6.如權(quán)利要求1所述的改進，其特征在于，其還包括以下步驟d)在該一個表面上設(shè)置一延伸跨過該共面耦合器的該第一和第二金屬線且與其間隔開的偏壓金屬線。
7.一種用于與微波傳輸帶輸入和輸出端口一起使用的共面耦合器，其包括a)具有頂表面和底表面的印刷電路底襯；b)形成在該頂表面上的第一和第二金屬輸入端口；c)形成在該頂表面上的第一和第二金屬輸出端口；d)在該底表面上的金屬層，該金屬層作為用于該輸入端口和該輸出端口的接地平面，該輸入端口和該輸出端口作為微波傳輸帶，該金屬層在該金屬輸入和輸出端口的至少多個部分之下及在其間延伸的耦合器區(qū)域中被去除；e)在底表面上在該耦合器區(qū)域中的第一和第二金屬線，其用作用于該輸入端口和該輸出端口的共面耦合器；和f)將一個輸入端口和一個輸出端口連接到該第一金屬線上并將另一個輸出端口和另一個輸出端口連接到第二金屬線上的電連接器。
8.如權(quán)利要求7所述的共面耦合器，其特征在于，該第一和第二金屬線間隔平行地布置。
9.如權(quán)利要求8所述的共面耦合器，其特征在于，該第一和第二金屬線都是U形的。
10.如權(quán)利要求8所述的共面耦合器，其特征在于，該電連接器是在該底襯中的貫穿通孔。
11.如權(quán)利要求10所述的共面耦合器，其特征在于，該底襯是陶瓷的。
12.如權(quán)利要求11所述的共面耦合器，其特征在于，該金屬是從包括金、銀、和銅的組中選擇的。
13.如權(quán)利要求12所述的共面耦合器，其特征在于，其還包括在該頂表面上延伸跨過該共面耦合器的該第一和第二金屬線且與其間隔開的偏壓金屬線。
14.如權(quán)利要求7所述的共面耦合器，其特征在于，該電連接器是在該底襯中的貫穿通孔。
15.如權(quán)利要求14所述的共面耦合器，其特征在于，該底襯是陶瓷的。
16.如權(quán)利要求15所述的共面耦合器，其特征在于，該金屬是從包括金、銀、和銅的組中選擇的。
17.如權(quán)利要求7所述的共面耦合器，其特征在于，其還包括在該頂表面上延伸跨過該共面耦合器的該第一和第二金屬線且與其間隔開的偏壓金屬線。
全文摘要
一種與微波傳輸帶輸入和輸出端口一起使用的共面耦合器(14)，其包括印刷電路底襯，其中第一和第二金屬輸入端口形成在頂表面上并與在底表面上的金屬層配合使用以作為微波傳輸帶線，第一和第二金屬輸出端口形成在頂表面上并與在底表面上的金屬層配合使用以作為微波傳輸帶線。在底表面上的金屬層(24)用作用于輸入端口和輸出端口的接地平面，該金屬層在金屬輸入和輸出端口的至少多個部分之下和在其間延伸的耦合器區(qū)域中被去除。第一和第二金屬線(31、32)形成在底表面上位于該耦合器區(qū)域中并且用作用于該輸入和輸出端口的共面耦合器。在底襯中的電氣通孔使得該端口與該共面耦合器互連。
文檔編號H01P1/00GK1533623SQ02814589
公開日2004年9月29日 申請日期2002年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月19日
發(fā)明者E·J·小克雷斯岑茲, E J 小克雷斯岑茲 申請人:克里微波公司