專利名稱：超寬帶多倍頻程微型定向耦合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信和雷達領域，尤其涉及用于通信和雷達領域的超寬帶多倍頻程微型定向I禹合器。
背景技術：
微波定向耦合器用于射頻、微波系統(tǒng)中，用于進行信號功率分配合成、功率取樣與檢測、平衡式放大器、模擬和數(shù)字移相器、模擬和數(shù)字衰減器等。典型的微波定向耦合器實質(zhì)上是在特定的頻率范圍內(nèi)將輸入信號分成功率成特定比例的兩個輸出信號的四端口網(wǎng)絡，同樣，反過來使用就有功率合成的效果。常規(guī)的設計方法和工藝實現(xiàn)的定向耦合器存在帶寬窄、體積大、成本高和不適合大批量生產(chǎn)等缺點。超寬帶多倍頻程微型定向耦合器是微波系統(tǒng)中重要的電子部件，描述這種部件性能的主要技術指標有工作頻率范圍、輸入/輸出電壓駐波比、插入損耗、隔離度、幅度平衡、相位平衡特性、溫度穩(wěn)定性、體積、重量、可靠性等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供超寬帶、體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、結(jié)構簡單、成品率高、批量一致性好、造價低、溫度性能穩(wěn)定高、工作頻率范圍寬、插入損耗小、隔離度高、幅度平衡和相位平衡特性好的多倍頻程二十分貝微型定向耦合器。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是一種超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，該耦合器包括第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端口、第一不對稱帶狀線、耦合帶狀線、第四不對稱帶狀線、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出端口，第二不對稱帶狀線、第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出端口、第三不對稱帶狀線、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端口和接地端，第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸入端口通過第一不對稱帶狀線接第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線的一端，第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線的另一端通過第四不對稱帶狀線接第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四端口，第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出端口通過第二不對稱帶狀線接第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線的一端，第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線的另一端通過第三不對稱帶狀線接第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端口。本發(fā)明涉及一種超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，包括四個表面安裝的50歐姆輸入、輸出接口 ；不對稱帶狀線，立體折疊結(jié)構耦合帶狀線，接地板；上述結(jié)構均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層工藝技術實現(xiàn)，本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器具有工作頻帶寬、尺寸小、可靠性高、電性能優(yōu)異、直通和耦合端口寬頻帶相位正交性好，直通和耦合端口幅度偏差小，溫度穩(wěn)定性好、散熱性能好、結(jié)構簡單、成品率高、批量生產(chǎn)電性能指標一致性好、成本低及安裝使用方便等優(yōu)點，可廣泛用于相應頻段的通信和雷達及無線系統(tǒng)中。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，由于采用表面安裝的50歐姆輸入、輸出接口、不對稱帶狀線、立體折疊結(jié)構耦合帶狀線且利用接地板直接作為外封裝一系列技術措施，并采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層エ藝技術實現(xiàn)其結(jié)構，使其具有下列顯著優(yōu)點(I)工作帶寬寬(2) 可靠性高；(3)電性能優(yōu)異；(4)散熱性能好(5)電性能溫度穩(wěn)定性高；(6)電路實現(xiàn)結(jié)構簡單；(7)電性能一致性好，可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)；(8)成本低；(9)使用安裝方便，可以用全自動貼片機安裝和焊接。


圖I是本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器的電原理圖。圖2是本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器的外形及內(nèi)部結(jié)構示意圖。圖3是本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器的耦合帶狀線結(jié)構示意圖。圖4是本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器的不對稱帯狀線結(jié)構示意圖。圖5是本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器實施例的主要性能測試結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步詳細描述。結(jié)合圖I、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，包括第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端ロ P1、第一不對稱帶狀線TL1、第一立體折疊結(jié)構f禹合帶狀線CLl、第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CL2、第四不對稱帶狀線TL4、第四表面安裝的 50歐姆阻抗輸入輸出端ロ四P4，第二不對稱帶狀線TL2、第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、輸出端ロ P2、第三不對稱帶狀線TL3、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端ロ P3和接地端Ground ;第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端ロ Pl通過第一不對稱帶狀線TLl接第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CLl的一端，第一耦合帶狀線CLl的另一端通過第四不對稱帶狀線TL4接第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出端ロ P4，第二表面安裝的50歐姆阻抗第二輸出端ロ P2通過第二不對稱帶狀線TL2接第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CL2的一端，第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CL2的另一端通過第三不對稱帶狀線 TL3接第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端ロ P3。本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端ロ P1、第一不對稱帶狀線TL1、第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CLl、第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CL2、第四不對稱帶狀線TL4、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出端 ロ P4、第二不對稱帶狀線TL2、第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出端ロ P2、第三不對稱帶狀線TL3、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端ロ P3和接地端Ground均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層エ藝技術實現(xiàn)，其中耦合線部分采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層的三維立體折疊結(jié)構耦合帶狀線實現(xiàn)，有效的減小了尺寸和重量。本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，其工作原理簡述如下端ロ定義當微波信號從第一 50歐姆阻抗輸入、第一輸出端ロ Pl輸入時，則Pl定義為信號輸入端，此時， 對應的第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出端ロ P4為定義為信號直通輸出端，對應的第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出端ロ P2定義為信號I禹合輸出端,對應的第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端ロ P3定義為信號隔離輸出端；同理，也可定義第 ニ 50歐姆阻抗輸入、第二輸出端ロ P2輸入時，則P2定義為信號輸入端，此時，對應的第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端ロ P3為定義為信號直通輸出端,對應的第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端口 Pl定義為信號I禹合輸出端，對應的第四表面安裝的 50歐姆阻抗輸入、第四輸出端口 P4定義為信號隔離輸出端；以此類推，當P3為信號輸入端時，P2為直通輸出端，P4為耦合輸出端，Pl為隔離輸出端；當P4為信號輸入端時，Pl為直通輸出端，P3為I禹合輸出端,P2為隔離輸出端；現(xiàn)以Pl為信號輸入端為例描述其工作原理 輸入的寬頻帶微波信號經(jīng)第一 50歐姆阻抗第一輸出端口 Pl通過第一不對稱帶狀線TLl到達第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CL1，在這里能量進行耦合，信號一部分通過第四不對稱帶狀線TL4到達直通輸出端口第四50歐姆阻抗第四輸出端口 P4輸出，一部分耦合到第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CL2，第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CLl通過第三不對稱帶狀線TL3 傳輸?shù)降谌?0歐姆阻抗第三輸出端口 P3，第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線CL2通過第二不對稱帶狀線TL2傳輸?shù)降诙?50歐姆阻抗第二輸出端口 P2，其基本工作原理就是耦合帶狀線將上層的輸入信號I禹合到下層，信號在50歐姆阻抗輸出端口二P2同相相加,形成I禹合輸出端，信號在50歐姆阻抗輸出端口三P3反相抵消，形成隔離端，而且P2和P3端的輸出信號相位相差90度。本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器由于是采用多層低溫共燒陶瓷工藝實現(xiàn)， 是低溫共燒陶瓷材料和金屬圖形在大約900°C溫度下燒結(jié)而成，所以具有非常高的可靠性和溫度穩(wěn)定性，由于結(jié)構采用三維立體耦合帶狀線結(jié)構以及外表面金屬屏蔽實現(xiàn)接地和封裝，從而使體積和重量大幅度減小。本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器實施例的主要性能測試結(jié)果參見圖5，由圖可以看出在100-400MHZ頻率范圍內(nèi)，Sll典型值為:-23. IdB, S21典型值為:_18· IdB, S41典型值為-27. 2dB,駐波的典型值為I. 22，S21和S31的相位差典型值為92度，正交性非常好。工作頻率帶寬達到三倍頻程的超寬帶范圍。工作中心頻率波長約為300毫米， 相對帶寬達到83 %，而元件尺寸僅為18. 2mmX8. 9mmXO. 92mm，在該頻段同類產(chǎn)品中尺寸非常小，為相應無線電子系統(tǒng)的小型化和有效減輕系統(tǒng)重量和提高系統(tǒng)可靠性發(fā)揮重要作用。
權利要求
1.一種超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，其特征在于包括第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端口(P1)、第一不對稱帶狀線(TL1)、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、 第四輸出端口(P4)、第四不對稱帶狀線(TL4)，第二不對稱帶狀線(TL2)、第二表面安裝的 50歐姆阻抗輸入、第二輸出端口(P2)、第三不對稱帶狀線(TL3)、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端口(P3)和接地端(Ground)、第一立體折疊結(jié)構稱合帶狀線(CLl )、第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線(CL2);第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端口(Pl)通過第一不對稱帶狀線(TLl)接第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線(CLl)的一端，第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線(CLl)的另一端通過第四不對稱帶狀線(TL4)接第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出端口(P4)，第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出端口(P2)通過第二不對稱帶狀線(TL2)接第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線(CL2)—端，第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線(CL2)的另一端通過第三不對稱帶狀線(TL3)接第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端口(P3)。
2.根據(jù)權利要求I所述的超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，其特征在于第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出端口(P1)、第一不對稱帶狀線(TLl )、第一立體折疊結(jié)構耦合帶狀線(CL1)、第二立體折疊結(jié)構耦合帶狀線(CL2)、第四不對稱帶狀線(TL4)、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出端口(P4)、第二不對稱帶狀線(TL2)、第二表面安裝的 50歐姆阻抗輸入、第二輸出端口(P2)、第三不對稱帶狀線(TL3)、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端口(P3)和接地端(Ground)均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層結(jié)構及工藝技術實現(xiàn)。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，其特征在于耦合線部分采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層的三維立體折疊結(jié)構耦合帶狀線結(jié)構實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超寬帶多倍頻程微型定向耦合器，包括四個表面安裝的50歐姆輸入、輸出端口；不對稱帶狀線，立體折疊結(jié)構耦合帶狀線，接地板；上述結(jié)構均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層工藝技術實現(xiàn)，本發(fā)明超寬帶多倍頻程微型定向耦合器具有工作頻帶寬、尺寸小、可靠性高、電性能優(yōu)異、直通和耦合端口寬頻帶相位正交性好，直通和耦合端口幅度偏差小，溫度穩(wěn)定性好、散熱性能好、結(jié)構簡單、成品率高、批量生產(chǎn)電性能指標一致性好、成本低及安裝使用方便等優(yōu)點，可廣泛用于相應頻段的通信和雷達及無線系統(tǒng)中。
文檔編號H01P5/18GK102593567SQ20121007808
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權日2012年3月22日
發(fā)明者馮媛, 吳建星, 吳迎春, 周聰, 孫宏途, 尹洪浩, 左同生, 張紅, 徐利, 戚湧, 戴永勝, 於秋杉, 李平, 李旭, 楊健, 漢敏, 王立杰, 王韜, 范小龍, 謝秋月, 郭風英, 陳少波, 陳建鋒, 陳曦, 韋晨君, 韓群飛 申請人:南京理工大學常熟研究院有限公司