專利名稱：頻率可調(diào)的濾波定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波無源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微波無源器件中的定向耦合器。
背景技術(shù)：
無線移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一即為集成多種無線平臺(tái)，形成多功能射頻前端，以滿足系統(tǒng)小型化、集成化的需求。因此，針對(duì)射頻電路也提出了一些新的發(fā)展要求，如工作頻率連續(xù)可調(diào)、電路多功能集成等。此時(shí)，作為射頻電路中的關(guān)鍵器件之一——定向耦合器也需要進(jìn)行相應(yīng)的頻率可調(diào)和功能集成設(shè)計(jì)。定向耦合器是一個(gè)四端口器件，從其任何一個(gè)端口輸入信號(hào)，從相應(yīng)兩個(gè)端口輸出兩路信號(hào)，剩余一個(gè)端口保持良好的隔離。目前，采用兩組分支線來構(gòu)成傳統(tǒng)的分支線定向耦合器，每組分支線具有兩根等寬、等長且平行的傳輸線，傳輸線的長度均為四分之一波長，每組分支線的特征阻抗可根據(jù)所需耦合量經(jīng)由奇偶模法求出，四根傳輸線圍成正方形， 四個(gè)端口從正方形的四個(gè)角處經(jīng)饋線引出。一旦該定向耦合器設(shè)計(jì)完成，其工作頻率就不可更改。此外，現(xiàn)有的分支線定向耦合器不具備頻率選擇特性，即不具有濾波能力。如果一個(gè)系統(tǒng)需要在定向耦合器的前端或后端使用濾波器，則需單獨(dú)設(shè)計(jì)定向耦合器和濾波器， 并將其級(jí)連。此時(shí)，系統(tǒng)框架較為復(fù)雜，所需電路面積較大，電路級(jí)連后損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了給現(xiàn)有的定向耦合器電路增加頻率可調(diào)和濾波的功能，以滿足新一代通信系統(tǒng)對(duì)電路重構(gòu)化、多功能集成化的迫切需求，提出了頻率可調(diào)的濾波定向
華禹合器。本發(fā)明的技術(shù)方案是頻率可調(diào)的濾波定向耦合器，包括從上往下依次層疊的金屬覆銅上層、介質(zhì)層、金屬覆銅下層，其特征在于，所述金屬覆銅上層有四根耦合線，所述四根耦合線每相鄰的兩根被分為一組，每一組的兩根耦合線之間有縫，所述四根耦合線的一端分別通過四個(gè)變?nèi)莨芘c四塊接地貼片相連，四根耦合線的另一端通過四根過渡線分別與兩根分支線的兩端相連，所述四根耦合線、四根過渡線、兩根分支線圍成一個(gè)近似封閉的矩形區(qū)域，此區(qū)域四個(gè)角處直接與四根饋線相連，所述接地貼片通過金屬化接地孔貫穿了介質(zhì)層與金屬覆銅下層連接。本發(fā)明的有益效果由于本發(fā)明的方案將傳統(tǒng)分支線定向耦合器中的一組分支線用一組耦合線、縫來替代，使其具備了濾波功能；同時(shí)對(duì)耦合線末端處所接變?nèi)莨芗硬煌绷髌珘?，以改變耦合線的電長度，使其具備了頻率可調(diào)能力。


圖1是本發(fā)明的頻率可調(diào)的濾波定向耦合器的側(cè)視圖。
圖2是本發(fā)明的頻率可調(diào)的濾波定向耦合器的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖1、圖2所示，如圖1、圖2所示，一種頻率可調(diào)的濾波定向耦合器，包括從上往下依次層疊的金屬覆銅上層1、介質(zhì)層3、金屬覆銅下層2，為了形成本實(shí)施例的定向耦合器，通過印制電路板制造工藝對(duì)金屬覆銅上層1進(jìn)行加工形成所需的金屬圖案(電路結(jié)構(gòu))，金屬覆銅下層2未作處理，該金屬圖案中各部分之間通過虛擬的虛線進(jìn)行劃分，所述金屬覆銅上層1有四根耦合線11，所述四根耦合線11每相鄰的兩根被分為一組，每一組的兩根耦合線11之間有縫12，所述四根耦合線11的一端分別通過四個(gè)變?nèi)莨?3與四塊接地貼片14相連，四根耦合線11的另一端通過四根過渡線15分別與兩根分支線16的兩端相連，所述四根耦合線11、四根過渡線15、兩根分支線16圍成一個(gè)近似封閉的矩形區(qū)域，此區(qū)域四個(gè)角處直接與四根饋線17相連，所述接地貼片14通過金屬化接地孔31貫穿了介質(zhì)層 3與金屬覆銅下層2連接，金屬化接地孔31做表面金屬化處理形成金屬化通孔。通過奇偶模法并結(jié)合電磁仿真軟件對(duì)該定向耦合器進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，獲得了以下兩組設(shè)計(jì)準(zhǔn)則準(zhǔn)則一耦合線11、縫12構(gòu)成平行耦合微帶線，其長度和分支線16的長度均為四分之一波長，平行耦合微帶線的奇模、偶模特征阻抗和分支線16的特征阻抗可由定向耦合器所需耦合系數(shù)、工作帶寬確定，平行耦合微帶線的奇模、偶模特征阻抗與耦合線11的寬度、縫12的寬度相關(guān)，分支線16的特征阻抗由分支線16的寬度決定；準(zhǔn)則二 耦合線11、縫12構(gòu)成平行耦合微帶線，其長度為二分之一波長，分支線16 的長度為四分之一波長，平行耦合微帶線的奇模、偶模特征阻抗和分支線16的特征阻抗可由定向耦合器所需耦合系數(shù)、工作帶寬確定，平行耦合微帶線的奇模、偶模特征阻抗與耦合線11的寬度、縫12的寬度相關(guān)，分支線16的特征阻抗由分支線16的寬度決定?？紤]電路的可實(shí)現(xiàn)性，加入了過渡線15，因此依照上述準(zhǔn)則確定的電路初值需做相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整；同時(shí)，考慮平行耦合微帶線的加工限制，基于準(zhǔn)則二設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)更具可實(shí)現(xiàn)性。上述準(zhǔn)則可以設(shè)計(jì)出濾波定向耦合器，由于耦合線11和縫12所構(gòu)成的平行耦合微帶線自身具有頻率選擇能力，從而使分支線定向耦合器具備了濾波特性，但此時(shí)工作頻率尚不可變化；接下來，在耦合線11末端處接上變?nèi)莨?3，通過外加直流偏壓，改變了變?nèi)莨?3的容值，從而改變了平行耦合微帶線的電長度，使得在不同工作頻率下均可滿足上述準(zhǔn)則，即可在不同工作頻率下完成濾波定向耦合器的功能，從而達(dá)到了濾波定向耦合器工作頻率可調(diào)的目的。本發(fā)明的頻率可調(diào)的濾波定向耦合器的金屬覆銅上層1上的四根饋線17分別引出端口 a、端口 b、端口 C、端口 d ；從端口 a輸入信號(hào)，一部分能量直接從端口 b輸出，另一部分能量從端口 c輸出，端口 a與端口 d保持隔離；從其余端口輸入信號(hào)，輸出情況類似。參照準(zhǔn)則二進(jìn)行6dB頻率可調(diào)的濾波定向耦合器電路的設(shè)計(jì)、加工、實(shí)驗(yàn)。選用的介質(zhì)基片介電常數(shù)為3. 5，厚度0. 5mm，損耗角正切為0. 0018。測(cè)試結(jié)果表明，基于SWV1405 變?nèi)莨?，該定向耦合器中心頻率的調(diào)節(jié)范圍為1. 7GHz至2GHz，且具有較好的濾波特性，通帶內(nèi)耦合系數(shù)為6dB士0. IdB,中心頻率回波損耗在不同的電壓下均優(yōu)于10dB，中心頻率插入損耗低于ldB。 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.頻率可調(diào)的濾波定向耦合器，包括從上往下依次層疊的金屬覆銅上層、介質(zhì)層、金屬覆銅下層，其特征在于，所述金屬覆銅上層有四根耦合線，所述四根耦合線每相鄰的兩根被分為一組，每一組的兩根耦合線之間有縫，所述四根耦合線的一端分別通過四個(gè)變?nèi)莨芘c四塊接地貼片相連，四根耦合線的另一端通過四根過渡線分別與兩根分支線的兩端相連， 所述四根耦合線、四根過渡線、兩根分支線圍成一個(gè)近似封閉的矩形區(qū)域，此區(qū)域四個(gè)角處直接與四根饋線相連，所述接地貼片通過金屬化接地孔貫穿了介質(zhì)層與金屬覆銅下層連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及頻率可調(diào)的濾波定向耦合器，包括從上往下依次層疊的金屬覆銅上層、介質(zhì)層、金屬覆銅下層，其特征在于，所述金屬覆銅上層有四根耦合線，所述四根耦合線每相鄰的兩根被分為一組，每一組的兩根耦合線之間有縫，所述四根耦合線的一端分別通過四個(gè)變?nèi)莨芘c四塊接地貼片相連，四根耦合線的另一端通過四根過渡線分別與兩根分支線的兩端相連，所述四根耦合線、四根過渡線、兩根分支線圍成一個(gè)近似封閉的矩形區(qū)域，此區(qū)域四個(gè)角處直接與四根饋線相連，所述接地貼片通過金屬化接地孔貫穿了介質(zhì)層與金屬覆銅下層連接。本發(fā)明的有益效果具備了濾波功能和頻率可調(diào)能力。
文檔編號(hào)H01P5/18GK102394333SQ201110331049
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者樊勇, 程鈺間 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)