專利名稱：基片集成波導180度三分貝定向耦合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種毫米波與微波器件，尤其涉及一種基片集成波導180度三分貝定向耦合器。
背景技術：
在現(xiàn)有的毫米波與微波器件中，能實現(xiàn)180度相位差輸出的定向耦合器體積偏大，加工難度與成本較高，難以完全集成到現(xiàn)有的電路中去。與此同時，能實現(xiàn)180定向耦合功能的結構比如微帶環(huán)結構、E面波導結構或者多層波導結構具有損耗偏大、金屬構件加工精度要求高，體積偏大且無法大規(guī)模生產(chǎn)等方方面面的不足，因此設計一種基于單層印刷電路板(PCB)工藝和基片集成波導(SIW)結構的180度耦合器，使之具有成本低、性能好、集成度高和易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，因而具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種體積小、成本低、易集成、性能好的基片集成波導180度三分貝定向耦合器。
本發(fā)明采用如下技術方案一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設有2個基片集成波導，在其中一個基片集成波導的兩端分別設有輸入端和輸出端，在另一個基片集成波導的兩端分別設有隔離端和耦合端，上述2個基片集成波導由3行平行的金屬化通孔構成，在中間的成行金屬化通孔上設有耦合縫，在基片集成波導內(nèi)分別設有H平面嵌塊，H平面嵌塊分別與緊鄰于兩邊的成行金屬化通孔且H平面嵌塊與耦合縫相對，上述H平面嵌塊由相互平行的成行金屬化通孔構成，在靠近輸出端的基片集成波導內(nèi)的區(qū)域設有周期性慢波結構，該周期性慢波結構由分別設在基片集成波導靠近輸出端部分的兩內(nèi)壁上的成列金屬化通孔構成。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明在定向耦合器的輸出端采用以對稱設置在基片集成波導內(nèi)壁上成列金屬化通孔為基本單元所組成的周期性慢波結構，利用慢波結構的相移特性，使定向耦合器的輸出端與耦合端之間能實現(xiàn)180度相位差。本發(fā)明具體優(yōu)點如下1.低損耗；由于這個基片集成波導(SIW)結構中的上、下金屬敷層和兩側(cè)的金屬化通孔對工作頻帶內(nèi)的電磁波呈現(xiàn)為一種類似傳統(tǒng)矩形金屬波導的封閉結構，所以電磁能量不會耗散到該結構之處，因而具有低損耗的特性。
2.低成本；由于該基片集成波導(SIW)結構僅由單層介質(zhì)板外加上、下兩層金屬敷層和兩側(cè)的金屬化通孔構成，所以可以采用目前非常成熟的單層印刷電路板(PCB)生產(chǎn)工藝來生產(chǎn)，成本十分低廉。
3.加工難度低，易于大規(guī)模生產(chǎn)；傳統(tǒng)的矩形金屬波導對加工精度要求非常高，加工難度大，故不可能大規(guī)模生產(chǎn)。而該基片集成波導(SIW)結構采用單層印刷電路板(PCB)生產(chǎn)工藝就可能達到要求的精度并有滿意的性能，所以能夠大規(guī)模生產(chǎn)，加工難度也低了很多。
4.尺寸小，易于集成；由于該基片集成波導(SIW)結構采用單層印刷電路板(PCB)工藝生產(chǎn)，所以可以作為印刷電路板的一部分被集成到大規(guī)模電路中去，避免了很多設計上的麻煩。
5.器件上、下表面均有金屬覆蓋，抗干擾能力強；6.耦合器工作頻帶內(nèi)的帶內(nèi)耦合度高；7.耦合器的輸出端與耦合端之間能相位差波動小。


圖1是本發(fā)明的結構主視圖。
圖2是本發(fā)明的結構側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明的結構后視圖。
圖4是本發(fā)明耦合性能對比曲線圖，顯示耦合器耦合性能的S21與S31曲線在工作頻帶內(nèi)的仿真與測試數(shù)據(jù)對比。兩條曲線的波動均在±0.3dB以內(nèi)，因此可以認為耦合度較好。
圖5是本發(fā)明駐波性能與隔離性能曲線圖，顯示耦合器入射端與隔離端工作性能的S11與S41曲線在工作頻帶內(nèi)的仿真與測試數(shù)據(jù)對比。兩條曲線的測試結果均在-12dB以下，隔離端對應的曲線均在-20dB以下，因此上述兩端口的性能符合日常工作要求，大于20dB的隔離度的性能較為理想。
圖6是本發(fā)明輸出相位性能曲線圖，顯示耦合器輸出端與耦合端的相位差的絕對值曲線。從10.50GHz到11.35GHz的頻帶內(nèi)，上述兩端口之間的相位差波動均小于±5度。因此相位穩(wěn)定度較好。
圖7是本發(fā)明的金屬化通孔的結構示意圖。
具體實施例方式
一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片2、3的介質(zhì)基片1，在介質(zhì)基片1上設有2個基片集成波導4、5，在其中一個基片集成波導4的兩端分別設有輸入端41和輸出端42，在另一個基片集成波導5的兩端分別設有隔離端51和耦合端52，上述2個基片集成波導4、5由3行平行的金屬化通孔構成，在中間的成行金屬化通孔上設有耦合縫6，在基片集成波導4、5內(nèi)分別設有H平面嵌塊71、72，H平面嵌塊71、72分別與緊鄰于兩邊的成行金屬化通孔且H平面嵌塊71、72與耦合縫6相對，H平面嵌塊71、72的寬度略小于耦合縫6的寬度，上述H平面嵌塊71、72由相互平行的成行金屬化通孔構成，該金屬化通孔的行數(shù)是根據(jù)實驗來確定的，行數(shù)過少則起不到加強耦合的作用；行數(shù)過多則反射增加，駐波性能變壞，在靠近輸出端42的基片集成波導4內(nèi)的區(qū)域設有周期性慢波結構8，該周期性慢波結構8由分別設在基片集成波導4的兩內(nèi)壁上的成列金屬化通孔構成，根據(jù)慢波結構的相關理論可以確定相應的金屬化通孔的列數(shù)的大致范圍，然后根據(jù)實驗做出適當增加3-5列，就可以得到滿意的結果。上述金屬化通孔是在介質(zhì)基片上開設通孔，在通孔內(nèi)壁上設置金屬套9并將金屬套與覆于介質(zhì)基片雙側(cè)的金屬貼片連接起來。
權利要求
1.一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，其特征在于包括雙面設有金屬貼片(2、3)的介質(zhì)基片(1)，在介質(zhì)基片(1)上設有2個基片集成波導(4、5)，在其中一個基片集成波導(4)的兩端分別設有輸入端(41)和輸出端(42)，在另一個基片集成波導(5)的兩端分別設有隔離端(51)和耦合端(52)，上述2個基片集成波導(4、5)由3行平行的金屬化通孔構成，在中間的成行金屬化通孔上設有耦合縫(6)，在基片集成波導(4、5)內(nèi)分別設有H平面嵌塊(71、72)，H平面嵌塊(71、72)分別與緊鄰于兩邊的成行金屬化通孔且H平面嵌塊(71、72)與耦合縫(6)相對，上述H平面嵌塊(71、72)由相互平行的成行金屬化通孔構成，在靠近輸出端(42)的基片集成波導(4)內(nèi)的區(qū)域設有周期性慢波結構(8)，該周期性慢波結構(8)由分別設在基片集成波導(4)的兩內(nèi)壁上的成列金屬化通孔構成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設有2個基片集成波導，一個基片集成波導的分別設有輸入端和輸出端，另一個基片集成波導分別設有隔離端和耦合端，2個基片集成波導由3行平行的金屬化通孔構成，基片集成波導內(nèi)分別設有H平面嵌塊，H平面嵌塊由相互平行的成行金屬化通孔構成，在靠近輸出端的基片集成波導內(nèi)的區(qū)域設有周期性慢波結構，該周期性慢波結構由分別設在基片集成波導靠近輸出端部分的兩內(nèi)壁上的成列金屬化通孔構成。本發(fā)明具有體積小、成本低、易集成、性能好等優(yōu)點。
文檔編號H01P5/02GK1744377SQ20051004104
公開日2006年3月8日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權日2005年7月15日
發(fā)明者洪偉, 劉冰, 郝張成 申請人:東南大學