一種采用基片集成同軸線技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用基片集成同軸線SICL技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器，包括介質(zhì)基片、上表面金屬層、下表面金屬層、耦合器的主體部分和接地共面波導(dǎo)，耦合器的主體部分由SICL傳輸線構(gòu)成，包括四條四分之一波長電長度的枝節(jié)線、四條二分之一波長電長度的枝節(jié)線和四條端口線，耦合器的端口線通過金屬通孔與接地共面波導(dǎo)連接。本發(fā)明的耦合器于所工作的頻點(diǎn)在輸入端口具有良好的回波損耗性能，在隔離端口具有良好的隔離度，并在兩個(gè)輸出端口具有良好的相同幅度及90°相位差的性能，且可以通過改變尺寸實(shí)現(xiàn)耦合器工作在不同的雙頻點(diǎn)。
【專利說明】一種采用基片集成同軸線技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于基片集成同軸線（Substrate Integrated Coaxial Line，SICL)技術(shù)的雙頻3-dB枝節(jié)線耦合器，屬于無源微波器件領(lǐng)域。 【背景技術(shù)】
[0002] 微波毫米波無源器件是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分。隨著無線通信系統(tǒng)的快速 發(fā)展，對體積小、成本低、性能高和易于集成的無源器件產(chǎn)生了迫切的需求。在微波毫米波 系統(tǒng)中，為了在輸出端口實(shí)現(xiàn)幅度相等、90°相位差，在輸入端口滿足低回波損耗等性能要 求，如威爾金森功分器、耦合器等各種形式的無源器件應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的枝節(jié)線耦合器通常 使用微帶線或帶狀線作為傳輸線，在高頻時(shí)有帶寬窄、損耗大等缺點(diǎn)，無法適用于雙頻工作 等場景。因此需要設(shè)計(jì)一種低損耗，且工作在雙頻的枝節(jié)線耦合器，滿足微波毫米波系統(tǒng)的 需求。
[0003] 近些年來，一種新型傳輸線：基片集成同軸線SICL被提出并得到了廣泛應(yīng)用。 SICL是一種平面同軸線結(jié)構(gòu)，由一條處于上下兩層接地介質(zhì)層間的信號導(dǎo)帶和其兩側(cè)的兩 排金屬通孔組成。類似于普通的帶狀線，SICL中傳輸?shù)氖荰EM模。中心導(dǎo)帶兩側(cè)的金屬通 孔避免了可能由于不連續(xù)性造成的平板模式的傳輸，因此減小了能量泄露和與其它導(dǎo)線間 的互耦。SICL可通過PCB工藝實(shí)現(xiàn)，因此易于同其它的平面電路結(jié)構(gòu)集成。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了在兩個(gè)頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)幅度相等、相位相差90°的功率分配特性，減小 在高頻時(shí)的能量損耗，在輸入端口實(shí)現(xiàn)較好的回波損耗性能，本發(fā)明提供了一種新型的基 于SICL技術(shù)的雙頻3-dB枝節(jié)線耦合器。
[0005] 技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種采用基片集成同軸線SICL技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器，包括介質(zhì)基片、上 表面金屬層、下表面金屬層、稱合器的主體部分和接地共面波導(dǎo)（Grounded Co-Planar Waveguide，GCPW)，所述耦合器的主體部分包括四條四分之一波長電長度的枝節(jié)線、四條二 分之一波長電長度的枝節(jié)線和四條端口線，四分之一波長電長度的枝節(jié)線、二分之一波長 電長度的枝節(jié)線和端口線均由SICL傳輸線構(gòu)成。
[0007] SICL傳輸線包括內(nèi)導(dǎo)體信號線和外導(dǎo)體屏蔽層，外導(dǎo)體屏蔽層由內(nèi)導(dǎo)體信號線兩 側(cè)的若干金屬通孔、上表面金屬層和下表面金屬層構(gòu)成。為了進(jìn)一步減小能量泄漏，在SICL 傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體信號線兩側(cè)的金屬通孔上可設(shè)置屏蔽金屬層，所述屏蔽金屬層與金屬通孔 徑向平行，并且與內(nèi)導(dǎo)體信號線處于同一層。
[0008] 耦合器的主體部分的四條四分之一波長電長度的枝節(jié)線的內(nèi)導(dǎo)體信號線首尾相 連組成矩形結(jié)構(gòu)，四條二分之一波長電長度的枝節(jié)線的內(nèi)導(dǎo)體信號線的一端分別與矩形結(jié) 構(gòu)的四個(gè)角連接，另一端設(shè)有接地金屬通孔，四條端口線的內(nèi)導(dǎo)體信號線的一端分別與矩 形結(jié)構(gòu)的四個(gè)角連接，另一端分別通過金屬連接孔與一個(gè)GCPW連接。
[0009] 有益效果：本發(fā)明整個(gè)結(jié)構(gòu)可采用傳統(tǒng)印刷電路板（Printed circuit board, PCB)多層工藝實(shí)現(xiàn)，易于設(shè)計(jì)和集成。與傳統(tǒng)的枝節(jié)線耦合器相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、可在微波毫米波頻段的兩個(gè)頻點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)幅度相等、相位相差90°的功率分配特性。2、利 用SICL技術(shù)并在金屬通孔中加入了屏蔽金屬層，降低了能量泄露，提高了駐波性能和端口 間的隔離度。 【專利附圖】

【附圖說明】
[〇〇1〇] 圖1為本發(fā)明耦合器的主體部分的電路模型；
[0011] 圖2為本發(fā)明的俯視剖面示意圖；
[0012] 圖3為本發(fā)明的主視剖面示意圖；
[0013] 圖4為本發(fā)明所使用的SICL主視剖面示意圖；
[0014] 圖5為本發(fā)明所使用的SICL俯視剖面示意圖；
[0015] 圖6為本發(fā)明在低頻處的S參數(shù)的仿真及實(shí)測結(jié)果；
[〇〇16] 圖7為本發(fā)明在高頻處的S參數(shù)的仿真及實(shí)測結(jié)果；
[〇〇17] 圖8為本發(fā)明在低頻處的相位差的仿真及實(shí)測結(jié)果；
[0018] 圖9為本發(fā)明在高頻處的相位差的仿真及實(shí)測結(jié)果。 【具體實(shí)施方式】
[〇〇19] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià) 形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0020] 如圖2、圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例公開一種利用PCB工藝實(shí)現(xiàn)的采用SICL技術(shù)的雙 頻枝節(jié)線耦合器，包括介質(zhì)基片12、上表面金屬層10、下表面金屬層11、耦合器的主體部分 和GCPW6 (即有金屬背板的共面波導(dǎo)），其中耦合器的主體部分的電路模型如圖1所示。& 為饋電網(wǎng)絡(luò)輸入端的歸一化特性阻抗，ZpZ 2和Z3分別為耦合器中特定枝節(jié)線的特性阻抗。 若所需雙頻點(diǎn)為和f2，則雙頻枝節(jié)線耦合器的電路模型的參數(shù)遵循以下公式：
【權(quán)利要求】
1. 一種采用基片集成同軸線技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器，其特征在于：包括介質(zhì)基片、 上表面金屬層、下表面金屬層、耦合器的主體部分和接地共面波導(dǎo)GCPW，所述耦合器的主 體部分包括四條四分之一波長電長度的枝節(jié)線、四條二分之一波長電長度的枝節(jié)線和四條 端口線，所述四分之一波長電長度的枝節(jié)線、二分之一波長電長度的枝節(jié)線和端口線均由 SICL傳輸線構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用基片集成同軸線技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器，其特征在 于：所述SICL傳輸線的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)導(dǎo)體信號線和外導(dǎo)體屏蔽層，外導(dǎo)體屏蔽層由設(shè)于內(nèi)導(dǎo) 體信號線兩側(cè)的若干金屬通孔、上表面金屬層和下表面金屬層構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用基片集成同軸線技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器，其特征在 于：耦合器的主體部分的四條四分之一波長電長度的枝節(jié)線的內(nèi)導(dǎo)體信號線首尾相連組成 矩形結(jié)構(gòu)，四條二分之一波長電長度的枝節(jié)線的內(nèi)導(dǎo)體信號線的一端分別與矩形結(jié)構(gòu)的四 個(gè)角連接，另一端設(shè)有接地金屬通孔，四條端口線的內(nèi)導(dǎo)體信號線的一端分別與矩形結(jié)構(gòu) 的四個(gè)角連接，另一端分別通過金屬連接孔與一個(gè)GCPW連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用基片集成同軸線技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器，其特征在 于：所述SICL傳輸線的結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在內(nèi)導(dǎo)體信號線兩側(cè)的金屬通孔上的屏蔽金屬層， 所述屏蔽金屬層與金屬通孔徑向平行，并且與內(nèi)導(dǎo)體信號線處于同一層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的采用基片集成同軸線技術(shù)的雙頻枝節(jié)線耦合器，其 特征在于：所述二分之一波長電長度的枝節(jié)線為彎折形狀。
【文檔編號】H01P5/12GK104091993SQ201410343208
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】王海明, 無奇, 余晨, 洪偉 申請人:東南大學(xué)