專利名稱:一種3dB正交定向耦合器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種3dB正交定向耦合器，包括耦合裝置和金屬封裝裝置，耦合裝置包括寬邊耦合帶狀線、端口匹配線和端子，寬邊耦合帶狀線包括相互平行的上耦合線和下耦合線，上耦合線和下耦合線的兩端均分別通過端口匹配線與對應(yīng)端子相連，上耦合線和下耦合線均為連續(xù)彎折結(jié)構(gòu)，端口匹配線為非對稱帶狀線結(jié)構(gòu)。端子包括上端子、下端子、用于支撐上端子和下端子的介質(zhì)板，介質(zhì)板的左、右兩側(cè)沉銅，形成導(dǎo)電包邊。本實(shí)用新型中各線路板均采用印制板加工工藝實(shí)現(xiàn)，制造工藝簡單，成本低，量產(chǎn)一致性好，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，端子能直接插入到其它射頻模塊中，焊接在相連電路的微帶線上，易集成，可應(yīng)用于VHF/UHF頻段的無線移動通信設(shè)備中。
【專利說明】一種3dB正交定向耦合器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無源射頻器件研宄領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于VHF/UHF頻段無線移動通信設(shè)備的3dB正交定向耦合器。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的VHF/UHF頻段3dB正交定向耦合器主要有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式:
[0003]1.采用磁芯繞制的變壓器:受磁環(huán)頻率特性影響，適用于工作頻率相對較低的場合，廣泛應(yīng)用于HF頻段、VHF低頻段無線通信設(shè)備中。在VHF/UHF頻段使用時(shí)，功率容量較小，通大功率時(shí)會產(chǎn)生一定的非線性，產(chǎn)生干擾信號，影響通信效果。
[0004]2.采用3dB同軸耦合線:其特點(diǎn)是在一個(gè)公共外導(dǎo)體內(nèi)含有兩根靠得很近而又互相絕緣的內(nèi)導(dǎo)體，電纜的絕緣材料均為耐高溫材料。這類線纜已形成固定規(guī)格，在選用時(shí)，可以根據(jù)使用的功率容量大小選用相應(yīng)粗細(xì)的同軸耦合線，然后根據(jù)工作波長來確定耦合線的物理長度，通常取工作頻率處波導(dǎo)波長的四分之一。由于此類同軸耦合線外導(dǎo)體通常采用銅管，因此，較難進(jìn)行小半徑彎折，實(shí)際應(yīng)用中需要占據(jù)較大的安裝空間，因此難以在VHF/UHF頻段無線移動通信設(shè)備中使用。
[0005]3.LTCC3dB耦合器:LTCC材料具有較高的介電常數(shù)，大約在3?60之間，容易實(shí)現(xiàn)耦合器的小型化，并且散熱性能好，具有良好的應(yīng)用前景，但目前國內(nèi)LTCC產(chǎn)品報(bào)道主要來自高校和研宄所，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對滯后，仍需要大量的資金和設(shè)備投入，因此，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍存在一定的瓶頸。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種3dB正交定向耦合器，其制造工藝簡單，成本低，量產(chǎn)一致性好，并且結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，其端子結(jié)構(gòu)易于和其它電路集成，具有較高的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種3dB正交定向耦合器，包括耦合裝置和金屬封裝裝置，耦合裝置封裝在金屬封裝裝置內(nèi)，所述耦合裝置包括寬邊耦合帶狀線、端口匹配線和端子，寬邊耦合帶狀線包括相互平行的上耦合線和下耦合線，上耦合線和下耦合線的兩端均分別通過端口匹配線與對應(yīng)端子相連，所述上耦合線和下耦合線均為連續(xù)彎折結(jié)構(gòu)，端口匹配線為非對稱帶狀線結(jié)構(gòu)；所述端子包括上端子、下端子、用于支撐上端子和下端子的介質(zhì)板，介質(zhì)板的左、右兩側(cè)沉銅，形成導(dǎo)電包邊。根據(jù)該端子結(jié)構(gòu)，使用時(shí)可將其直接插入安裝到其它射頻模塊，使端子與該射頻模塊的微帶線直接搭接，然后在搭接處焊上焊錫，即可確保端子與微帶線的可靠連接。
[0008]優(yōu)選的，所述寬邊耦合帶狀線還包括第一上接地板、第一介質(zhì)板和第一下接地板，第一介質(zhì)板設(shè)置在第一上接地板和第一下接地板中間，其中第一上接地板為頂層全部覆銅、底層光面的單面板，上耦合線蝕刻在第一介質(zhì)板上表面，下耦合線蝕刻在第一介質(zhì)板下表面，第一下接地板為頂層光面、底層全部覆銅的單面板。由于3dB正交定向耦合器的性能與上、下耦合線的對位精度密切相關(guān)，因此將上、下耦合線蝕刻在同一塊介質(zhì)板上，可借助印制板工藝較高的蝕刻精度來確保上、下耦合線的精確對位，避免上、下耦合線設(shè)于兩塊不同的印制板，然后采用其它方式對位時(shí)產(chǎn)生水平方向錯位引起器件量產(chǎn)一致性差的問題。
[0009]優(yōu)選的，所述端口匹配線包括第二上接地板、第二介質(zhì)板、中心導(dǎo)體帶和第二下接地板，第二介質(zhì)板設(shè)置在第二上接地板和第二下接地板中間，其中第二上接地板為頂層全部覆銅、底層光面的單面板，中心導(dǎo)體帶蝕刻在第二介質(zhì)板的上表面或下表面，第二下接地板為頂層光面、底層全部覆銅的單面板。
[0010]優(yōu)選的，所述第一上接地板和第二上接地板為同一塊板材，第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板和端子中的介質(zhì)板為同一塊板材，第一下接地板和第二下接地板為同一塊板材，上述3塊板材均采用常規(guī)印制板加工工藝制成，且均選用添加陶瓷粉的聚四氟乙烯板材。采用常規(guī)印制板加工工藝制成使得制造工藝門檻低，經(jīng)濟(jì)投入少，成本低，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用可行性高。添加陶瓷粉的聚四氟乙烯板材具有較好的導(dǎo)熱性能，和采用普通的聚四氟乙烯板材相比，功率容量獲得一定的提升，可滿足大功率使用需求。
[0011]更進(jìn)一步的，所述上耦合線和下耦合線為連續(xù)90度彎折結(jié)構(gòu)，從而可以提高印制板利用率，使耦合器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕，適用于移動通信設(shè)備。
[0012]優(yōu)選的，所述金屬封裝裝置包括上蓋板、下蓋板和鉚釘，其中鉚釘自頂向下依次貫穿上蓋板、耦合裝置和下蓋板，進(jìn)行鉚接固定。采用鉚釘安裝的形式將耦合裝置和金屬封裝裝置組成一個(gè)整體，不需要經(jīng)過任何調(diào)試即可滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，器件具備良好的模塊化特性和互換性。
[0013]具體的，所述耦合裝置包括4個(gè)端子，其中第一端子為輸入口，第二端子為直通口，第三端子為耦合口，第四端子為隔離口，直通口和耦合口輸出信號幅度相等，相位相差90度。
[0014]具體的，所述上耦合線和下耦合線的總長度為工作信號的波導(dǎo)波長的四分之一。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0016]1、本實(shí)用新型端子采用薄印制板金屬包邊一體成型的形式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)在印制板上壓接銀片的形式，成本大大降低，可插入式使用，易于和其它電路模塊集成。
[0017]2、本實(shí)用新型中上耦合線和下耦合線蝕刻在同一介質(zhì)板上，且采用連續(xù)90度彎折結(jié)構(gòu)，具有精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，適用于移動通信設(shè)備。
[0018]3、本實(shí)用新型中第一上接地板和第二上接地板為同一塊板材，第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板和端子中的介質(zhì)板為同一塊板材，第一下接地板和第二下接地板為同一塊板材，上述3塊板材均采用常規(guī)印制板加工工藝制成，工藝要求低，材料成本和制造成本低，產(chǎn)業(yè)化門檻低，易于獲得廣泛使用。

【附圖說明】

[0019]圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0020]圖2是實(shí)施例1中耦合裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0021]圖3是實(shí)施例1中寬邊耦合帶狀線處的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4是實(shí)施例1中端口匹配線處的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5是實(shí)施例1中端子包邊處理前的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6是實(shí)施例1中端子包邊處理后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中:1_介質(zhì)板、2-上接地板、3-下接地板、4-上蓋板、5-下蓋板、6-鉚釘、7-上耦合線、8-下耦合線、10-端口匹配線中的中心導(dǎo)體帶、11-上端子、12-下端子、13-端子中的介質(zhì)板、14-第一端子、15-第二端子、16-第三端子、17-第四端子。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0027]實(shí)施例1
[0028]如圖1所示，一種3dB正交定向耦合器，包括耦合裝置和金屬封裝裝置。所述耦合裝置包括寬邊耦合帶狀線、端口匹配線和端子，本實(shí)施例中，寬邊耦合帶狀線中的第一上接地板、第一介質(zhì)板、第一下接地板分別和端口匹配線中的第二上接地板、第二介質(zhì)板、第二下接地板為同一塊板材，即為圖中的上接地板2、介質(zhì)板1、下接地板3。上接地板2為頂層全部覆銅、底層光面的單面板，下接地板3為頂層光面、底層全部覆銅的單面板。本實(shí)施例中上接地板2、介質(zhì)板I和下接地板3均選用添加陶瓷粉的聚四氟乙烯板材，且均采用常規(guī)印制板加工工藝制成。本實(shí)施例中金屬封裝裝置包括上蓋板4、下蓋板5和鉚釘6，其中鉚釘6自頂向下貫穿上蓋板4、耦合裝置和下蓋板5，進(jìn)行鉚接固定。上蓋板4、下蓋板5均為高硬度金屬薄板。
[0029]如圖2、3所示，寬邊耦合帶狀線從上到下依次包括第一上接地板、上耦合線7、第一介質(zhì)板、下耦合線8和第一下接地板，上耦合線7蝕刻在第一介質(zhì)板上表面，下耦合線8蝕刻在第一介質(zhì)板下表面，二者相互平行，上耦合線7和下耦合線8的兩端分別通過端口匹配線中的中心導(dǎo)體帶10與端子相連。上耦合線7和下耦合線8為連續(xù)90度彎折結(jié)構(gòu)，總長度為工作信號的波導(dǎo)波長的四分之一。
[0030]如圖1所示，端口匹配線設(shè)置在寬邊耦合帶狀線的兩端，共4個(gè)，其中一個(gè)端口匹配線的結(jié)構(gòu)截面圖如圖4所示，包括第二上接地板、第二介質(zhì)板、中心導(dǎo)體帶10和第二下接地板，中心導(dǎo)體帶10蝕刻在第二介質(zhì)板的上表面，因此為非對稱帶狀線結(jié)構(gòu)。
[0031]在每個(gè)端口匹配線一端分別連接一個(gè)端子，端子實(shí)際為露出耦合板的4個(gè)安裝引腳，如圖2所示，第一端子14為輸入口，第二端子15為直通口，第三端子16為耦合口，第四端子17為隔離口，直通口 15和耦合口 16輸出信號幅度相等，相位相差90度。每個(gè)端子的結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括上端子11、下端子12和支撐上、下端子的介質(zhì)板13(在實(shí)際應(yīng)用中，該介質(zhì)板與第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板采用同一塊板材)，在制作時(shí)，該介質(zhì)板13的左、右兩側(cè)沉銅，形成導(dǎo)電包邊，結(jié)構(gòu)如圖6所示，從而更易于和其它電路模塊集成。
[0032]本實(shí)施例，所述金屬封裝裝置和耦合裝置是通過鉚釘6進(jìn)行鉚接的，但在實(shí)際應(yīng)用中，也完全可以采用其他的連接方式，例如螺紋連接、粘結(jié)等方式，使耦合裝置和金屬封裝裝置構(gòu)成一個(gè)完整的耦合器。
[0033]本實(shí)施例所述3dB正交定向耦合器典型指標(biāo)如下:在225MHz?512MHz工作頻段范圍內(nèi)，耦合度平坦度不大于±0.7dB，方向性大于20dB，功率容量達(dá)到200W，器件整體結(jié)構(gòu)尺寸僅為 50.8mm X 12.7mm X 3.3mm。
[0034]本實(shí)用新型的工作原理是:耦合裝置把輸入信號按一定的功率分配比輸出為兩路信號。端口匹配線把輸入信號和輸出信號最大化地傳輸?shù)礁鱾€(gè)端口。信號從第一端子14輸入，第二端子15和第三端子16為信號輸出端口，這兩個(gè)端口輸出信號幅度相等，相位相差90度，即相互正交，第二端子15和第三端子16之間具備一定的隔離度。
[0035]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種3dB正交定向耦合器，其特征在于，包括耦合裝置和金屬封裝裝置，耦合裝置封裝在金屬封裝裝置內(nèi)，所述耦合裝置包括寬邊耦合帶狀線、端口匹配線和端子，寬邊耦合帶狀線包括相互平行的上耦合線和下耦合線，上耦合線和下耦合線的兩端均分別通過端口匹配線與對應(yīng)端子相連，所述上耦合線和下耦合線均為連續(xù)彎折結(jié)構(gòu)，端口匹配線為非對稱帶狀線結(jié)構(gòu)；所述端子包括上端子、下端子、用于支撐上端子和下端子的介質(zhì)板，介質(zhì)板的左、右兩側(cè)沉銅，形成導(dǎo)電包邊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，所述寬邊耦合帶狀線還包括第一上接地板、第一介質(zhì)板和第一下接地板，第一介質(zhì)板設(shè)置在第一上接地板和第一下接地板中間，其中第一上接地板為頂層全部覆銅、底層光面的單面板，上耦合線蝕刻在第一介質(zhì)板上表面，下耦合線蝕刻在第一介質(zhì)板下表面，第一下接地板為頂層光面、底層全部覆銅的單面板。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，所述端口匹配線包括第二上接地板、第二介質(zhì)板、中心導(dǎo)體帶和第二下接地板，第二介質(zhì)板設(shè)置在第二上接地板和第二下接地板中間，其中第二上接地板為頂層全部覆銅、底層光面的單面板，中心導(dǎo)體帶蝕刻在第二介質(zhì)板的上表面或下表面，第二下接地板為頂層光面、底層全部覆銅的單面板。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，所述第一上接地板和第二上接地板為同一塊板材，第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板以及端子中的介質(zhì)板為同一塊板材，第一下接地板和第二下接地板為同一塊板材，上述3塊板材均采用常規(guī)印制板加工工藝制成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，上述3塊板材均選用添加陶瓷粉的聚四氟乙烯板材。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，所述上耦合線和下耦合線為連續(xù)90度彎折結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，所述金屬封裝裝置包括上蓋板、下蓋板和鉚釘，其中鉚釘自頂向下貫穿上蓋板、耦合裝置和下蓋板，進(jìn)行鉚接固定。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，所述耦合裝置包括4個(gè)端子，其中第一端子為輸入口，第二端子為直通口，第三端子為耦合口，第四端子為隔離口，直通口和耦合口輸出信號幅度相等，相位相差90度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3dB正交定向耦合器，其特征在于，所述上耦合線和下耦合線的總長度為工作信號的波導(dǎo)波長的四分之一。
【文檔編號】H01P5-18GK204271235SQ201420696353
【發(fā)明者】林炫龍 [申請人]廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司