專利名稱：雙層耦合器的制作方法
背景技術(shù)：
當一對導線被隔開但間距足夠小以致于在一條導線中進行流動的能量在另一條導線中得到感應(yīng)時，一對導線被耦合在一起。在導線之間進行流動的能量的量與該導體所處的電介質(zhì)以及該導線之間的間距相關(guān)。雖然環(huán)繞導線的電磁場在理論上是無限的，但是常常基于耦合的相對量而將導線稱作接近或緊密耦合、松散耦合或者去耦。
耦合器是成形用以利用耦合線的電磁裝置，且可以具有四個端口，其中一個端口與兩條耦合線的每一端部相關(guān)聯(lián)。主線具有直接或間接連接到輸入端口的輸入。另一端被連接到直接端口。另一條或輔助的線在耦合端口和隔離端口之間進行延伸。耦合器可反向，其中隔離端口成為輸入端口，而輸入端口成為隔離端口。相似地，耦合端口和直接端口具有相反的標識。
定向耦合器是可以在所有端口同時阻抗匹配的四端口網(wǎng)絡(luò)。功率可以從一個或另一個輸入端口流到相應(yīng)的一對輸出端口，如果將輸出端口適當?shù)囟私?terminated)，則該輸入對的端口被隔離。假定混合器(hybrid)通常在兩個輸出之間平分其輸出功率，而定向耦合器作為更一般的術(shù)語，可具有不相等的輸出。通常，耦合器具有到該耦合輸出的非常弱的耦合，這減少了從輸入到主輸出的插入損耗。對定向耦合器特性的一個量度是其方向性，其是所需的耦合輸出與隔離的端口輸出之比。
相鄰的平行傳輸線既電耦合又磁耦合。該耦合固有地與頻率成正比，并且如果磁耦合和電耦合相等，則方向性會很強。更長的耦合區(qū)域使線之間的耦合增強，直到逐漸增長的耦合的矢量和不再增加，并且該耦合會隨著電長度以正弦方式增加而減少。在許多應(yīng)用中，需要在寬帶范圍內(nèi)具有恒定的耦合。對稱的耦合器在耦合的輸出端口之間存在固有的90度相位差，而不對稱的耦合器具有趨于0度或180度的相位差。
除非使用鐵氧體或其它高磁導率材料，否則一般通過級聯(lián)耦合器在更高頻率獲得更大的倍頻程帶寬。在均勻長度的耦合器中，當長度超過四分之一波長時耦合衰減(rolls off)，并且對于+/-0.3dB的耦合波紋(ripple)，只有倍頻程帶寬是實用的。如果將三個相等長度的耦合器連成一個長耦合器，兩個外部部分相等地耦合并且比中心耦合更弱，則得到寬帶設(shè)計。在低頻添加所有三個耦合。在更高的頻率結(jié)合三個部分，以便在中心頻率給出減弱的耦合，其中每個耦合器是四分之一波長。可以將這種設(shè)計延伸到多個部分，以便得到非常大的帶寬。
級聯(lián)耦合器的方法具有兩個特征。一個是耦合器變得很長并且有損耗，這是因為其結(jié)合的長度在最低頻帶邊沿是大于四分之一波長的。此外，中心部分的耦合變得非常緊密，特別對3dB多倍頻程耦合器來說。X1帶寬的級聯(lián)耦合器在其范圍的高端大約是四分之X波長?？蛇x地，建議使用集總的但是通常具有更高損耗的元件。
具有在耦合區(qū)域端部突然端接的連續(xù)增加耦合的不對稱耦合器與對稱耦合器表現(xiàn)不同。代替在輸出端口之間的恒定90度相位差，還可以實現(xiàn)接近0或180度的相位差。如果僅僅耦合的幅度是重要的，則耦合器可以比給定帶寬的對稱耦合器更短，可能是該長度的三分之二或四分之三。
除了集總元件形式，還使用階梯阻抗耦合器和變壓器之間的類推模擬來設(shè)計這些耦合器。從而，將耦合器制成階梯部分，每個部分具有中心設(shè)計頻率的四分之一波長的長度，并且該耦合器可以是幾個部分長的。將該耦合器部分結(jié)合成平滑變化的耦合器。該設(shè)計理論上提高了高頻率截止，但是沒有減小耦合器的長度。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種耦合器，所述耦合器包括在介電基片相對側(cè)上布置的第一和第二相互耦合的螺線。該基片可以由一個或多個層形成并且線圈可具有適于給定應(yīng)用的圈數(shù)。形成螺線的導體在基片上彼此相對，每條螺線在該基片的每一側(cè)上包括一個或多個部分。
還公開了一種耦合器，包括在基片的相對側(cè)上形成的第一和第二導體，其形成耦合部分。耦合部分可包括中間部分，該中間部分具有大于端部寬度的寬度。第一和第二導體中的每一個可進一步包括從相應(yīng)的中間部分橫向延伸出的延伸部。兩個延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。


圖1是基于螺線的耦合器的簡圖。
圖2是在基片上形成的耦合器的平面圖。
圖3是結(jié)合圖2所示耦合器的耦合器的平面圖。
圖4是沿圖3中線4-4進行截取的剖視圖。
圖5是沿圖4中線5-5截取得到的耦合器的第一導電層的平面圖。
圖6是沿圖4中線6-6截取得到的耦合器的第二導電層的平面圖。
圖7是對應(yīng)于圖3所示耦合器模擬成耦合器頻率的函數(shù)的選定操作參數(shù)的曲線圖。
具體實施例方式
可基于傳播的奇模和偶模對兩條耦合線進行分析。對一對相同的線來說，偶模具有相等的應(yīng)用于線輸入的電壓，而奇模具有相等的異相電壓。可以將這種模型延伸到不相等的線，以及多條耦合線。對于50-ohm系統(tǒng)中的高度方向性而言，例如，奇模和偶模的特征阻抗的乘積如Zoe*Zoo等于Zo2或2500ohms。Zo，Zoe和Zoo分別是耦合器、偶模和奇模的特征阻抗。此外，兩種模式的傳播速度越相等，耦合器的方向性越好。
耦合線上下的電介質(zhì)可以減小偶模阻抗，而對奇模具有極小的影響?？諝庾鳛榻殡姵?shù)為1的電介質(zhì)，與其它具有更高介電常數(shù)的電介質(zhì)相比，可以減少偶模阻抗減小的量。然而，用于制造耦合器的細導體可能需要受到支撐。
由于兩個原因，螺線可能還會增加偶模阻抗。一個原因是可以在多個導體部分之間分享對地電容。此外，相鄰導體之間的磁耦合提高了它們的有效電感。螺線線還小于直線，且更容易支撐而不會嚴重影響偶模阻抗。然而，在螺線上下方使用空氣作為電介質(zhì)同時將該螺線支撐在介電常數(shù)大于1的材料上可能會產(chǎn)生速度差異，這是由于奇模主要通過耦合線之間的電介質(zhì)進行傳播，因此與在空氣中的傳播相比會減慢，而偶模主要通過空氣進行傳播。
傳播奇模作為平衡傳輸線。為了使偶模和奇模速度相等，需要以等于由奇模的電介質(zhì)加載而引入的速度降低的量來減慢偶模。這可以通過形成偶模的稍微集總的延遲線來實現(xiàn)。在螺線部分的中心加上對地電容產(chǎn)生L-C-L低通濾波器。這可以通過在螺線的中間或中部加寬導體而實現(xiàn)。螺線兩半之間的耦合將該低通結(jié)構(gòu)改成近似全通的“T”部分。當螺線的電長度足夠大，如大于設(shè)計中心頻率的八分之一時，可以不將該螺線視為用作集總元件。結(jié)果是，它可以是近似全通的?？梢允菇迫ǖ呐寄５难舆t和平衡電介質(zhì)加載的奇模的延遲在十進制帶寬上大致相等。
由于降低了設(shè)計中心頻率，所以有可能在螺線中使用更多圈，以便使其更加集總和全通，并且在最高的頻率下具有更好的行為。物理上按比例縮小還可以允許在高頻條件下使用更多圈，但是可能難于實現(xiàn)跡線(traces)，通路(vias)以及介電層的設(shè)計。
圖1示出了基于這些理念的耦合器10，該耦合器具有形成第一螺線14的第一導體12和形成第二螺線18的第二導體16。雖然可以實現(xiàn)許多螺線結(jié)構(gòu)，但是在所示的實施例中，將相互感應(yīng)耦合的螺線14和18布置在第一和第二層面20和22上，在兩個層面之間具有介電層24。螺線14可包括層面20上的第一或端部14a，層面22上的第二或中間部14b，以及層面20上的第三或端部14c。相似地，螺線18可包括層面22上的第一或端部18a，層面20上的第二或中間部18b，以及層面22上的第三或端部18c。相應(yīng)地，導體12可具有端部12a和12b，可以將螺線14視為中間導體部分12c；導體16可具有端部16a和16b，并且可以將螺線18視為中間導體部分16c。還可以將端部12a和12b以及16a和16b視為關(guān)聯(lián)螺線的相應(yīng)輸入和輸出端子。
螺線14進一步包括將層面20上的部分14a與層面22上的部分14b互連在一起的互連部26；將層面22上的部分14b與層面20上的部分14c互連在一起的互連部28；將層面22上的部分18a與層面20上的18b互連在一起的互連部30；以及將層面20上的部分18b與層面22上的部分18c互連在一起的互連部32。耦合器中的耦合層面受到與介電層24的厚度相對應(yīng)的層面20和22之間的間距D1以及環(huán)繞該螺線的電介質(zhì)，包括層24的有效介電常數(shù)的影響。螺線上下方以及螺線之間的這些介電層可以由適當?shù)牟牧匣蛘卟牧虾蛯拥慕M合構(gòu)成，包括空氣和各種固體電介質(zhì)。
大體上互相平行進行延伸并且沿其邊緣耦合的耦合器部分或?qū)w，例如共面耦合器部分14a和18b，可以被稱為具有邊緣耦合。類似地，大體上互相平行且相對進行延伸并且沿其表面耦合的耦合器部分或?qū)w，例如相對的耦合器部分14a和18a，也可以被稱為層間耦合。
圖2中示出了與耦合器10相似并且實現(xiàn)了上述特征的特定耦合器40的平面圖。耦合器40包括形成第一螺線44的第一導體42，以及形成第二螺線48的第二導體46。在本實施例中，將螺線44和48布置在兩個層面之間的介電基片54的第一和第二表面50和52上。位于隱藏面52上的導體與可見面50上的導體相同，并且正好位于該可見面上的導體之下(重疊)，除了那些以虛線表示的導體。螺線44可包括在表面50上的第一或端部44a，表面52上的第二或中間部44b，以及表面50上的第三或端部44c。相似地，螺線48可包括表面52上的第一或端部48a，表面50上的第二或中間部48b，以及表面52上的第三或端部48c。相應(yīng)地，導體42可具有端部42a和42b，可以將螺線44視為中間導體部分42c；導體46可具有端部46a和46b，可以將螺線48視為中間導體部分46c。還可以將端部42a和42b以及46a和46b視為每條關(guān)聯(lián)螺線的相應(yīng)輸入和輸出端子。
螺線44進一步包括將表面50上的部分44a與表面52上的部分44b互連的通路(via)56；將表面52上的部分44b與表面50上的部分44c互連的通路58；將表面52上的部分48a與表面50上的部分48b互連的通路60；以及將表面50上的部分48b與表面52上的部分48c互連的通路62。
螺線的中間部44b和48b具有寬度D2，端部44a、44c，48a和48c具有寬度D3。可以看到，寬度D3標稱是寬度D2的大約一半。與沿該螺線端部的電容相比，螺線的中間導體尺寸的增加提供了增大的電容。如上所述，這使得該耦合器更像L-C-L低通濾波器。此外，可以看到，每條螺線具有大約7/4圈。如上所述，在單圈螺線上增加的圈使該螺線能夠更像集總元件并從而更像全通濾波器一樣工作。
這樣，耦合器40可形成50-ohm的緊密耦合器?？梢酝ㄟ^3、5、7或9個部分構(gòu)造對稱寬帶耦合器，螺線耦合器部分形成中心部分。該中心部分耦合可以首先確定延伸耦合器的帶寬。在圖3-6中示出了這種耦合器70的例子。圖3是將圖2所示耦合器結(jié)合作為中心耦合器部分72的耦合器70的平面圖。將耦合器40的附圖標記用于部分72中相同的部件。圖4是沿圖3中線4-4的剖視圖，圖中示出了耦合器的附加層的例子。圖5是沿圖4中的線5-5進行觀察的、圖3所示耦合器的第一導電層74的平面圖。圖6是沿附圖4中的線6-6進行觀察的、圖3所示耦合器的第二導電層76，在導電層和兩個導電層之間的基片之間的過渡位置的平面圖。
首先參見附圖3，耦合器70是混合型正交耦合器，并且除了中心部分72外還具有四個耦合器部分。所述四個附加的耦合器部分包括外部耦合器部分78和80，以及中間耦合器部分82和84。將外部部分78耦合到第一和第二端口86和88。將外部部分80耦合到第三和第四端口90和92。在特定的應(yīng)用中，端口86和88可以是輸入和耦合端口，且端口90和92是直接和隔離端口。取決于其使用以及與耦合器的連接，這些端口的名稱可以從側(cè)到側(cè)(side-to-side)或從端到端(end-to-end)是相反的。也就是說，端口86和88可以分別是耦合和輸入端口，或者端口90和92或端口92和90可分別是輸入和耦合端口。還可以改變導電層，以便改變輸出端口的位置。例如，通過交換(flipping)端口90和92的金屬化，可選地包括一個或多個相鄰的耦合器部分，使得耦合和直接端口88和90位于耦合器的相同側(cè)上。
如圖4所示，耦合器70可包括第一、中心電介質(zhì)基片94?；?4可以是單個層或者是具有相同或不同介電常數(shù)的多個層的組合。在一個實施例中，中心電介質(zhì)小于10密耳厚，并且由聚四氟乙烯樹脂材料形成，如參考商標TEFLONTM?？蛇x地，已經(jīng)實現(xiàn)電介質(zhì)可以小于6密耳厚，具有大約5密耳，如4.5密耳的厚度。已經(jīng)實現(xiàn)了在從大約200MHz到大約2GHz頻率范圍內(nèi)的電路操作。也可以使用其它頻率，如在100MHz和10GHz之間，或者大于1GHz的頻率，這取決于制造公差。
將第一導電層74定位在中心基片94的上表面上，將第二導電層76定位在中心基片的下表面上?？蛇x地，該導電層是自支撐的，或者可以將支撐介電層定位在層74之上以及層76之下。
將第二介電層96定位在導電層74之上，將第三介電層98定位在導電層76之下，如圖所示。層96包括固體介電基片100和定位在第一和第二螺線44和48之上的一部分空氣層102。與基片100成直線的空氣層102由通過電介質(zhì)延伸的開口104限定。第三介電層98大體上與介電層96相同，包括具有空氣層110開口108的固體介電基片106。介電基片100和106可以是任何適當?shù)慕殡姴牧?。在高功率的?yīng)用中，在所述螺線的窄跡線中的加熱是重要的?？梢詫⒀趸X或其它導熱材料用于介電基片100和106，以便在電容中間部分處支撐螺線，并且當加上電容時作為熱分流器進行工作。
可以通過相應(yīng)的導電基片112和114在第二和第三介電層的每一側(cè)上提供電路接地或參考電位?；?12和114分別接觸介電基片100和106。導電基片112和114分別包括凹入?yún)^(qū)域或腔116和118，空氣層102和110延伸到所述凹入?yún)^(qū)域或腔中。結(jié)果是，從每個導電層74和76到相應(yīng)的導電基片112和114的距離D4分別小于空氣層102和110的距離D5，所述導電基片可起到接地層的作用。在耦合器70的一種實施方式中，距離D4為0.062密耳或1/16英寸，而距離D5是0.125密耳或1/8英寸。
特別如圖5和6所示，延伸部或接頭(tabs)120和122從耦合器部分78和80的相應(yīng)的中間螺線部分44b和48b中延伸出來。接頭120和122從螺線的不同位置處延伸出來，以便它們彼此不重疊。結(jié)果是，它們不會影響到螺線之間的耦合，并且增大了對地電容。利用螺線的電感，形成了偶模的全通網(wǎng)絡(luò)。
外部耦合器部分78和80互為鏡像。因此，僅描述耦合器部分78，可以理解，該描述同樣適用于耦合器部分80。耦合器部分78包括緊密耦合的部分124和未耦合的部分126。本人在2003年6月25日提交的未決美國專利申請No.10/607189中描述了這種一般的設(shè)計，在此結(jié)合該申請作為參考。未耦合部分126包括在相反方向上進行延伸的分別作為導電層74和76的一部分的延遲線128和130。耦合部分124包括重疊導線132和134，所述導線分別在端口86和延遲線128之間以及在端口88和延遲線130之間耦合。線132包括較窄的端部132a和132b，以及較寬的中間部132c。線134包括類似的端部134a和134b，以及中間部134c。
在端部132a和134a以及關(guān)聯(lián)的端口86和88之間的耦合線的發(fā)散區(qū)域中，具有層間耦合的平行線如耦合線132和134的耦合器具有行間(inter-line)電容。由于所述線發(fā)散，磁耦合被發(fā)散角的余弦和間距減小，同時該電容僅由于增加的間距而減小。因此，線間(line-to-line)電容在耦合區(qū)域的末端相對較高。
可以通過減小該區(qū)域中中心電介質(zhì)的介電常數(shù)進行補償，例如在耦合區(qū)域的端部鉆孔穿過該中心電介質(zhì)。然而，這僅具有有限的效力。對短耦合器來說，可以將這種過度“端部效應(yīng)(end-effect)”電容視為耦合器自身的一部分，造成低奇模阻抗，并且有效地提高有效介電常數(shù)，由此減慢奇模傳播。
在所示實施例中，通過接頭136和138在耦合區(qū)域的中心提供附加的對地電容，所述接頭從相應(yīng)的中間耦合線部分132c和134c的中間在相反的方向上進行延伸。該電容降低偶模阻抗，并且減慢偶模波的傳播。如果偶模和奇模速度平衡，則耦合器可以具有較高的方向性。耦合線端部132a、132b、134a和134寬度的減少將偶模阻抗提高到適當?shù)闹?。這還增大了奇模阻抗，因此當將在耦合器中心加載的電容用于速度平衡時需要進行一些優(yōu)化以得到從耦合到未耦合過渡的正確形狀。
接頭136包括寬端136a和窄頸136b，相應(yīng)地，接頭138包括寬端138a和窄頸138b。該窄頸使所述接頭對環(huán)繞耦合部分的磁場具有較小的影響。這樣，到耦合器中心的電容連接的形狀像一個氣球或旗子，將耦合區(qū)域中心的細旗桿(窄頸)附接到中心電路板一側(cè)上的一個導體，并且耦合到該電路板另一側(cè)上的另一個導體，正好與第一個旗子相對。旗子不耦合是很重要的；因此它們連接到耦合線的相對邊，而不是彼此的頂部。
中間耦合器部分82和84也是互為鏡像，因此通過描述耦合器部分84，可以理解部分82具有相同的特征。耦合器部分78包括緊密耦合部分140和未耦合部分142。特別如圖5和6所示，緊密耦合部分140包括導電層74中的耦合線144，以及導電層76中的耦合線146。每個中間耦合器部分中的耦合線具有一對伸長的孔，一個較大的孔和一個較小的孔。特別地，耦合線144包括與未耦合部分142相鄰的較大的孔148，以及位于耦合線另一端的較小的孔150。耦合線146具有通常與孔148對準的較小的孔152，以及通常與孔150對準的較大的孔154。此外，每條耦合線的寬度在孔之間的中間區(qū)域減小。這些孔減少由奇模中的耦合線產(chǎn)生的電容，而電感保持基本相同。類似于耦合器部分78，這傾向于使耦合部分中的奇模和偶模速度平衡。
第一和第二導電層74和76進一步具有從其中延伸出來的多個接頭，如導電層74上的接頭156和158，以及導電層76上的接頭160和162。這些不同的接頭提供對耦合器的調(diào)節(jié)，以便提供所需的奇模和偶模阻抗，以及大體上相等的奇模和偶模傳播速度。
圖7示出了對于具有5密耳厚的介電基片94以及125密耳厚的空氣層102和110的耦合器70，在0.2GHz到2.0GHz的頻率范圍內(nèi)的各種操作參數(shù)。將定義為刻度A、B和C的三個垂直軸刻度應(yīng)用于不同的曲線。曲線170表示直接端口上的增益，曲線172表示耦合端口上的增益。將刻度B應(yīng)用于這兩條曲線。可以看到，該曲線在平均大約-3分貝周圍具有大約+/-0.5分貝的波紋。作為正交耦合器，對所有頻率而言，在直接和耦合端口之間理想地存在90度相位差。應(yīng)用刻度A的曲線174示出與90度的差值在大約1.64GHz下逐漸達到大約2.8度的最大值。最后，在該圖底部僅曲線176的一部分是可見的。將刻度C應(yīng)用于曲線176，該曲線表示輸入和隔離端口之間的隔離?？梢钥吹剑湓诮^大多數(shù)頻率范圍內(nèi)小于-30分貝，在整個頻率范圍內(nèi)在-25dB之下。
在耦合器的設(shè)計中可以具有許多變化量，所述耦合器包括一個或多個不同的所述特征。特別地，對3分貝正交耦合器來說，可以用具有對應(yīng)于外部耦合器部分78和80設(shè)計的耦合器部分替換中間耦合器部分82和84。這種設(shè)計替換可以使這些耦合器部分具有略減小的長度和增加的寬度，并且具有可比較的操作特征。也可以在耦合器70中使用其它的耦合器部分，如常規(guī)的緊密和松散耦合部分，每個具有約設(shè)計頻率的四分之一波長長度?？梢栽谔囟ǖ膽?yīng)用中使用其它的變化量，并且可以通過對稱或不對稱耦合器，以及混合或定向耦合器的形式。
因此，雖然已經(jīng)對在下面權(quán)利要求中限定的發(fā)明進行了特別圖示，并且參照前述的實施方式進行描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不偏離所述權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以進行多種改變?？梢酝ㄟ^對當前權(quán)利要求的修改或者在本申請或相關(guān)申請中陳述新的權(quán)利要求來要求其它的組合以及特征、功能、元件和/或特性的子組合。這種修改的或新的權(quán)利要求，不論它們指的是不同的組合或相同的組合，無論相對于原始的權(quán)利要求范圍不同、更寬、更窄或相等，都應(yīng)當認為是包含在本公開內(nèi)容的主題之內(nèi)。前述實施方式是說明性的，單個特征或元件不是對所有可能的組合都必要的，該組合可以在本申請或后續(xù)申請中要求。權(quán)利要求敘述“一個”或“第一”元件或其等效方式，這種權(quán)利要求應(yīng)當理解成包括一個或多個這種元件，既不要求也不排除存在兩個或多個這種元件。此外，相同元件的基數(shù)指示如第一、第二或第三是用于區(qū)別元件，而不是表示這種元件的所需或限定數(shù)量，也不是表示這種元件的特定位置或順序。
工業(yè)實用性在本公開內(nèi)容中所描述的射頻耦合器、耦合器元件和組件可應(yīng)用于遠程通信、計算機、信號處理和其它利用耦合器的工業(yè)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1、一種耦合器，包括具有第一和第二表面的介電基片；和至少一個第一耦合器部分，所述第一耦合器部分包括第一螺線，所述第一螺線包括在所述第一表面上的第一螺線部分和在所述第二表面上的第二螺線部分；和第二螺線，所述第二螺線包括在所述第一表面上的第三螺線部分和在所述第二表面上的第四螺線部分；所述第一和第二螺線是相互電感耦合的，每條螺線具有中間部和端部，在所述中間部中每條所述螺線的寬度不同于在所述端部中每條所述螺線的寬度。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一螺線包括在所述第一表面上的輸入和輸出端子，所述第二螺線包括在所述第二表面上的輸入和輸出端子。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述中間部中的所述螺線的寬度比所述端部中的所述螺線的寬度更寬。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一螺線包括在所述第一表面上的第五螺線部分，所述第五螺線部分通過所述第二螺線部分與所述第一螺線部分隔開。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，所述第一和第四螺線部分中的部分是平行的，所述第二和第三螺線部分中的部分是平行的。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述介電基片小于10密耳厚。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合器，其中所述介電基片小于6密耳厚。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線為設(shè)計頻率長度的四分之N波長。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率在100MHz和10GHz之間。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率大于1GHz。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，進一步包括第一接地層，所述第一接地層大體上平行于所述第一螺線的第一部分中的至少一部分，并且與所述第一螺線的第一部分中的至少一部分隔開，以及第一空氣層，所述第一空氣層將所述第一螺線的第一部分中的一部分與所述第一接地層隔開。
12、根據(jù)權(quán)利要求11所述的耦合器，進一步包括第二接地層，所述第二接地層大體上平行于所述第二螺線的第二部分中的至少一部分，并且與所述第二螺線的第二部分中的至少一部分隔開，以及第二空氣層，所述第二空氣層將所述第一螺線的第二部分中的一部分與所述第一接地層隔開。
13、根據(jù)權(quán)利要求11所述的耦合器，其中所述第一接地層與所述第一螺線的第一部分中的一部分隔開第一距離，所述耦合器進一步包括第二耦合器部分，所述第二耦合器部分包括第一導體，所述第一導體被安裝在所述介電基片的第一表面上并且被連接到所述第一螺線，以及第二導體，所述第二導體被安裝在所述介電基片的第二表面上并且被連接到所述第二螺線，所述第一接地層與所述第二耦合器部分間隔小于所述第一距離的第二距離。
14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的耦合器，進一步包括在所述第二耦合器部分與所述第一接地層之間進行延伸的第二介電基片。
15、根據(jù)權(quán)利要求13所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體大體上平行地延伸，在所述第二耦合器部分中所述第一和第二導體中的每一個包括中間部和端部，所述端部具有小于所述中間部的寬度。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體中的每一個進一步包括自相應(yīng)的中間部橫向延伸出的延伸部，所述兩個延伸部在相反的方向上進行延伸。
17、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，進一步包括自所述第一和第二螺線中的每一個的中間部共面地橫向延伸出的延伸部，所述延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。
18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的耦合器，進一步包括與所述基片相對的第一層，所述第一層具有低介電常數(shù)，并且鄰近所述第一和第二螺線的至少一部分布置，以及導熱的第二層，所述導熱的第二層與所述基片相對，并且鄰近每個延伸部布置。
19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的耦合器，其中所述第一層是空氣。
20、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線相對于所述介電基片大體上呈相反的關(guān)系。
21、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，進一步包括第二耦合器部分，所述第二耦合器部分包括第一導體，所述第一導體被安裝在所述介電基片的第一表面上，并且被連接到所述第一螺線，以及第二導體，所述第二導體被安裝在所述介電基片的第二表面上并且被連接到所述第二螺線。
22、根據(jù)權(quán)利要求21所述的耦合器，進一步包括在所述第二耦合器部分和第一接地層之間進行延伸的第二介電基片。
23、根據(jù)權(quán)利要求21所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體大體上平行地延伸，所述第一和第二導體中的每一個包括中間部和端部，每個所述端部具有小于所述中間部的寬度。
24、根據(jù)權(quán)利要求23所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體中的每一個進一步包括自相應(yīng)的中間部橫向延伸出的延伸部，所述兩個延伸部在不同的方向上進行延伸。
25、一種螺線混合型耦合器，包括具有相對的第一和第二表面的介電基片；和第一導體，所述第一導體具有第一和第二端部，并且在所述第一和第二端部之間形成第一螺線；和第二導體，所述第二導體具有第三和第四端部，并且在所述第三和第四端部之間形成第二螺線；將所述第一和第二導體布置在所述基片的相對表面上，所述第一和第二螺線各自包括在所述第一和第二表面中相應(yīng)的一個上的第一螺線部分，以及在所述第一和第二表面中相應(yīng)的另一個上的第二螺線部分；以及所述第一和第二導體具有一定寬度，所述第二螺線部分中所述第一和第二導體的寬度與所述第一螺線部分中所述第一和第二導體的寬度不同。
26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的耦合器，其中所述第一和第二端部在所述第一表面上，所述第三和第四端部在所述第二表面上。
27、根據(jù)權(quán)利要求25所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線包括在相應(yīng)的一個表面上的第三螺線部分，所述相應(yīng)的第二螺線部分電連接在所述相應(yīng)的第一和第三螺線部分之間。
28、根據(jù)權(quán)利要求27所述的耦合器，其中在所述第二螺線部分中的所述第一和第二導體的寬度寬于所述第一和第三螺線部分中的所述第一和第二導體的寬度。
29、根據(jù)權(quán)利要求27所述的耦合器，其中所述第一和第二導體中的每一個包括自關(guān)聯(lián)的形成所述第二螺線部分的導體的一部分中橫向延伸出的延伸部，所述延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。
30、根據(jù)權(quán)利要求25所述的耦合器，其中所述介電基片小于10密耳厚。
31、根據(jù)權(quán)利要求30所述的耦合器，其中所述介電基片小于6密耳厚。
32、根據(jù)權(quán)利要求30所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線為設(shè)計頻率長度的四分之N波長。
33、根據(jù)權(quán)利要求32所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率在100MHz和10GHz之間。
34、根據(jù)權(quán)利要求33所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率大于1GHz。
35、根據(jù)權(quán)利要求25所述的耦合器，進一步包括第一接地層，所述第一接地層大體上平行于所述第一螺線的第一部分中的至少一部分，并且與所述第一螺線的第一部分中的至少一部分隔開，以及空氣層，所述空氣層將所述第一螺線的第一部分的一部分與所述第一接地層隔開。
36、一種耦合器，包括具有相對的第一和第二表面的介電基片；和在所述第一表面上的第一導體，所述第一導體具有第一和第二端部；和在所述第二表面上的第二導體，所述第二導體具有第三和第四端部；所述第一和第二導體形成第一耦合部分，所述第一耦合部分包括中間部和端部，每一端部具有不同于所述中間部的寬度的寬度。
37、根據(jù)權(quán)利要求36所述的耦合器，其中所述第一耦合部分的第一和第二導體中的每一個進一步包括自相應(yīng)的中間部共面地橫向延伸出的延伸部，所述兩個延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。
38、根據(jù)權(quán)利要求37所述的耦合器，其中所述兩個延伸部在相反的方向上進行延伸。
39、根據(jù)權(quán)利要求37所述的耦合器，其中所述兩個延伸部包括一個窄近側(cè)部和一個寬遠側(cè)部。
40、根據(jù)權(quán)利要求37所述的耦合器，其中所述第一和第二導體進一步包括鄰近所述耦合部分的未耦合部分，所述第一和第二導體在未耦合部分中在相反的方向上進行延伸。
41、根據(jù)權(quán)利要求40所述的耦合器，其中所述第一和第二導體進一步包括第二耦合部分，將所述未耦合部分定位在所述第一和第二耦合部分之間。
42、一種耦合器，包括第一和第二導體，所述第一和第二導體包括形成至少一個第一耦合部分的相應(yīng)的耦合部分；至少一個第一接地面，所述第一接地面以與所述耦合部分間隔的關(guān)系進行延伸；和至少一個第一半島狀接頭，所述第一半島狀接頭以與至少一個第一接地面間隔的關(guān)系從所述第一導體的耦合部分橫向延伸。
43、根據(jù)權(quán)利要求42所述的耦合器，其中所述接頭具有與所述第一導體鄰近的具有減少的寬度的第一接頭部分。
44、根據(jù)權(quán)利要求43所述的耦合器，其中所述第一接頭部分具有小于連接所述接頭的相應(yīng)導體的寬度的寬度。
45、根據(jù)權(quán)利要求43所述的耦合器，其中所述第一接頭部分長于所述接頭連接的導體的寬度。
46、根據(jù)權(quán)利要求43所述的耦合器，其中所述第一接頭部分具有沿其長度延伸的邊，所述第一導體進一步包括從鄰近所述第一接頭部分的邊的耦合部分延伸出的第一導體部分。
47、根據(jù)權(quán)利要求46所述的耦合器，其中所述第一導體部分與所述第一接頭部分以一定間隙隔開。
48、根據(jù)權(quán)利要求42所述的耦合器，進一步包括第二半島狀接頭，所述半島狀接頭以與至少一個接地面間隔的關(guān)系從所述第二導體的耦合部分橫向延伸出。
49、根據(jù)權(quán)利要求48所述的耦合器，其中所述第一和第二半島狀接頭以未耦合的關(guān)系進行延伸。
50、根據(jù)權(quán)利要求49所述的耦合器，其中所述第一和第二半島狀接頭在相反的方向上進行延伸。
51、一種耦合器，包括耦合部分，所述耦合部分包括相應(yīng)的第一和第二導體的至少第一和第二耦合部分，所述第一耦合部分沿第一導體平面布置，所述第二耦合部分沿與所述第一導體平面隔開的第二導體平面布置；相對的第一和第二接地面，所述第一和第二接地面以與所述第一和第二導體平面隔開的關(guān)系進行延伸；至少一個第一伸長的接頭，所述第一伸長的接頭從所述第一導體的耦合部分縱向延伸出，所述第一接頭耦合到所述第一接地面；以及至少一個第二伸長的接頭，所述第二伸長的接頭從所述第二導體的耦合部分縱向延伸出，所述第二接頭耦合到所述第二接地面。
52、根據(jù)權(quán)利要求51所述的耦合器，其中所述第一和第二導體的耦合部分中的每個形成至少一個部分回路，所述第一和第二接頭從相應(yīng)的至少一個部分回路中延伸出。
53、根據(jù)權(quán)利要求52所述的耦合器，其中所述接頭在共同的方向上進行延伸。
54、根據(jù)權(quán)利要求52所述的耦合器，其中所述接頭以不重疊的關(guān)系進行延伸。
55、根據(jù)權(quán)利要求51所述的耦合器，其中所述接頭在共同的方向上進行延伸。
56、根據(jù)權(quán)利要求51所述的耦合器，其中所述接頭在相反的方向上進行延伸。
57、根據(jù)權(quán)利要求51所述的耦合器，其中所述接頭中的每個具有寬度減少的第一接頭部分。
58、根據(jù)權(quán)利要求57所述的耦合器，其中每個第一接頭部分鄰近所述接頭連接的相應(yīng)的耦合導體部分。
59、根據(jù)權(quán)利要求58所述的耦合器，其中所述第一接頭部分具有小于所述接頭連接的相應(yīng)的導體的寬度的寬度。
60、根據(jù)權(quán)利要求58所述的耦合器，其中所述第一和第二接頭具有第二接頭部分，所述第一接頭部分將所述第二接頭部分連接到相應(yīng)的導體，所述第二接頭部分比所述第一接頭部分更寬。
61、根據(jù)權(quán)利要求60所述的耦合器，其中所述第一接頭部分長于所述接頭連接的所述導體的寬度。
62、根據(jù)權(quán)利要求57所述的耦合器，其中每個第一接頭部分具有沿其長度延伸的邊，連接每個接頭的相應(yīng)的導體進一步包括從鄰近相應(yīng)的第一接頭部分的邊的耦合部分中延伸出的第一導體部分。
63、根據(jù)權(quán)利要求62所述的耦合器，其中所述相應(yīng)的第一導體部分以一定間隙與所述相應(yīng)的第一接頭部分隔開。
64、一種耦合器，包括相對的第一和第二平面介電表面；第一導體，所述第一導體布置在所述第一表面上，并且具有通過第一中間部隔開的第一和第二部分；第二導體，所述第二導體布置在所述第二表面上，并且具有通過第二中間部隔開的第三和第四部分，所述第一和第二中間部形成耦合部分；相對的第一和第二接地面，所述第一和第二接地面平行于所述第一和第二表面，并且與所述耦合部分隔開；至少一個第一半島狀接頭，所述第一半島狀接頭在第一方向上從所述第一中間部沿所述第一表面延伸，所述第一接頭耦合到所述第一接地面，并且具有與所述第一中間部相鄰的第一窄部；以及至少一個第二半島狀接頭，所述半島狀接頭在大體上與所述第一方向相反的第二方向上從所述第二導體的第二中間部分沿所述第二表面延伸，所述第二接頭耦合到所述第二接地面，并且具有鄰近所述第二中間部的第二窄部；所述第一和第二部分以間隔的關(guān)系沿至少所述第一接頭的一部分延伸，所述第三和第四部分以間隔的關(guān)系沿至少所述第二接頭的一部分延伸。
權(quán)利要求
1.一種耦合器，包括具有第一和第二表面的介電基片；和至少一個第一耦合器部分，所述第一耦合器部分包括第一螺線，所述第一螺線包括在所述第一表面上的第一螺線部分和在所述第二表面上的第二螺線部分；和第二螺線，所述第二螺線包括在所述第一表面上的第三螺線部分和在所述第二表面上的第四螺線部分；所述第一和第二螺線是相互電感耦合的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一螺線包括在所述第一表面上的輸入和輸出端子，所述第二螺線包括在所述第二表面上的輸入和輸出端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中每條所述螺線具有中間部和端部，在所述中間部中的所述螺線的寬度不同于在所述端部中的所述螺線的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耦合器，其中所述中間部中的所述螺線的寬度比所述端部中的所述螺線的寬度更寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一螺線包括在所述第一表面上的第五螺線部分，所述第五螺線部分通過所述第二螺線部分與所述第一螺線部分隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一和第四螺線部分中的部分是層間耦合的，所述第二和第三螺線部分中的部分是層間耦合的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述介電基片小于10密耳厚。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耦合器，其中所述介電基片小于6密耳厚。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線為設(shè)計頻率長度的四分之N波長。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率在100MHz和10GHz之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率大于1GHz。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線被安裝在所述介電基片的第一和第二表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，進一步包括第一接地層，所述第一接地層大體上平行于所述第一螺線的第一部分中的至少一部分，并且與所述第一螺線的第一部分中的至少一部分隔開，以及第一空氣層，所述第一空氣層將所述第一螺線的第一部分中的一部分與所述第一接地層隔開。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的耦合器，進一步包括第二接地層，所述第二接地層大體上平行于所述第二螺線的第二部分中的至少一部分，并且與所述第二螺線的第二部分中的至少一部分隔開，以及第二空氣層，所述第二空氣層將所述第一螺線的第二部分中的一部分與所述第一接地層隔開。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的耦合器，其中所述第一接地層與所述第一螺線的第一部分中的一部分隔開第一距離，所述耦合器進一步包括第二耦合器部分，所述第二耦合器部分包括第一導體，所述第一導體被安裝在所述介電基片的第一表面上并且被連接到所述第一螺線，以及第二導體，所述第二導體被安裝在所述介電基片的第二表面上并且被連接到所述第二螺線，所述第一接地層與所述第二耦合器部分間隔小于所述第一距離的第二距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的耦合器，進一步包括在所述第二耦合器部分與所述第一接地層之間進行延伸的第二介電基片。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體大體上平行地延伸，在所述第二耦合器部分中所述第一和第二導體中的每一個包括中間部和端部，所述端部具有小于所述中間部的寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體中的每一個進一步包括自相應(yīng)的中間部橫向延伸出的延伸部，所述兩個延伸部在相反的方向上進行延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，進一步包括自所述第一和第二螺線中的每一個的中間部橫向延伸出的延伸部，所述延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的耦合器，進一步包括與所述基片相對的第一層，所述第一層具有低介電常數(shù)，并且鄰近所述第一和第二螺線的至少一部分布置，以及導熱的第二層，所述導熱的第二層與所述基片相對，并且鄰近每個延伸部布置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的耦合器，其中所述第一層是空氣。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線相對于所述介電基片大體上呈相反的關(guān)系。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，進一步包括第二耦合器部分，所述第二耦合器部分包括第一導體，所述第一導體被安裝在所述介電基片的第一表面上，并且被連接到所述第一螺線，以及第二導體，所述第二導體被安裝在所述介電基片的第二表面上并且被連接到所述第二螺線。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的耦合器，進一步包括在所述第二耦合器部分和第一接地層之間進行延伸的第二介電基片。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體是層間耦合的，所述第一和第二導體中的每一個包括中間部和端部，每個所述端部具有小于所述中間部的寬度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分中的第一和第二導體中的每一個進一步包括自相應(yīng)的中間部橫向延伸出的延伸部，所述兩個延伸部在不同的方向上進行延伸。
27.一種螺線混合型耦合器，包括具有相對的第一和第二表面的介電基片；和第一導體，所述第一導體具有第一和第二端部，并且在所述第一和第二端部之間形成第一螺線；和第二導體，所述第二導體具有第三和第四端部，并且在所述第三和第四端部之間形成第二螺線；將所述第一和第二導體布置在所述基片的相對表面上，所述第一和第二螺線包括在所述第一和第二表面中相應(yīng)的一個上的第一螺線部分，以及在所述第一和第二表面中相應(yīng)的另一個上的第二螺線部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的耦合器，其中所述第一和第二端部在所述第一表面上，所述第三和第四端部在所述第二表面上。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線中的每一個包括在相應(yīng)的一個表面上的第三螺線部分，所述相應(yīng)的第二螺線部分電連接所述相應(yīng)的第一和第三螺線部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的耦合器，其中所述導體具有一定寬度，在所述第二螺線部分中的所述第一和第二導體的寬度寬于所述第一和第三螺線部分中的所述第一和第二導體的寬度。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的耦合器，其中所述第一和第二導體中的每一個包括自關(guān)聯(lián)的形成所述第二螺線部分的導體的一部分中橫向延伸出的延伸部，所述延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的耦合器，其中所述介電基片小于10密耳厚。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的耦合器，其中所述介電基片小于6密耳厚。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的耦合器，其中所述第一和第二螺線為設(shè)計頻率長度的四分之N波長。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率在100MHz和10GHz之間。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的耦合器，其中所述設(shè)計頻率大于1GHz。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的耦合器，進一步包括第一接地層，所述第一接地層大體上平行于所述第一螺線的第一部分中的至少一部分，并且與所述第一螺線的第一部分中的至少一部分隔開，以及空氣層，所述空氣層將所述第一螺線的第一部分的一部分與所述第一接地層隔開。
38.一種耦合器，包括具有相對的第一和第二表面的介電基片；和具有第一和第二端部的第一導體；和具有第三和第四端部的第二導體；所述第一和第二導體形成第一耦合部分，所述第一耦合部分包括中間部和端部，所述端部具有小于所述中間部的寬度。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的耦合器，其中所述第二耦合器部分的第一和第二導體中的每一個進一步包括自相應(yīng)的中間部橫向延伸出的延伸部，所述兩個延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的耦合器，其中所述兩個延伸部在相反的方向上進行延伸。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的耦合器，其中所述兩個延伸部包括一個窄近側(cè)部和一個寬遠側(cè)部。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的耦合器，其中所述第一和第二導體進一步包括鄰近所述耦合部分的未耦合部分，所述第一和第二導體在未耦合方向上在相反的方向上進行延伸。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的耦合器，其中所述第一和第二導體進一步形成第二耦合部分，所述未耦合部分被定位在所述第一和第二耦合部分之間。
全文摘要
公開了一種耦合器，該耦合器包括在介電基片的相對側(cè)上布置的第一和第二相互耦合的螺線。該基片可由一個或多個層形成，且線圈具有適于給定應(yīng)用的圈數(shù)。形成螺線的導體在基片上彼此相對，每條螺線在基片的每一側(cè)上包括一個或多個部分。該耦合器的每個導體可包括中間部，該中間部具有大于端部的寬度的寬度。延伸部可從每個相應(yīng)的中間部中延伸出，兩個延伸部以互不重疊的關(guān)系進行延伸。
文檔編號H01P5/12GK1894823SQ200480036378
公開日2007年1月10日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者A·F·波德爾 申請人:韋拉托內(nèi)有限公司