專利名稱：：垂直叉指耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體上涉及射頻(RF)和/或微波部件，具體涉及RF和/或微波耦合傳輸線部件。
背景技術(shù)：
：耦合器是四端口無源裝置，廣泛應(yīng)用于射頻(RF)和微波電路、系統(tǒng)中。耦合器可以通過將兩個(gè)導(dǎo)體相鄰放置，使得沿主導(dǎo)體傳播的RF信號(hào)耦合到次導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)。將RF信號(hào)導(dǎo)入連接到主導(dǎo)體的第一端口，將功率傳輸?shù)轿挥谥鲗?dǎo)體末端的第二端口。電磁場(chǎng)耦合到次導(dǎo)體，耦合得到的RF信號(hào)被導(dǎo)入連接到次導(dǎo)體的第三端口。次導(dǎo)體連接到第四端口，該端口通常被稱為隔離端口。術(shù)語(yǔ)隔離端口涉及理想情況下在這個(gè)端口沒有RF信號(hào)這一事實(shí)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白，定向耦合器的工作原理是RF波的重疊和疊加/抵消。發(fā)生耦合時(shí)，導(dǎo)入耦合器輸入端的RF信號(hào)分離為兩個(gè)RF信號(hào)。在隔離端，進(jìn)入信號(hào)和耦合信號(hào)這兩個(gè)信號(hào)基本上相位相反，互相抵消。實(shí)際上，抵消并不完全，會(huì)檢測(cè)到殘留信號(hào)。當(dāng)然，殘留信號(hào)是裝置性能的一個(gè)衡量。直接連接主傳輸線的端口上的輸出信號(hào)，與耦合輸出端口上的輸出信號(hào)基本上相位相同，互相疊加，即輸入信號(hào)和耦合信號(hào)彼此增強(qiáng)。還應(yīng)該說一下，典型情況下，耦合輸出信號(hào)與主傳輸線的輸出反相。在任何情況下，耦合傳輸線一般用在RF/微波電路和系統(tǒng)中來實(shí)現(xiàn)各種功能。很多應(yīng)用僅需要3dB耦合器。例如，3dB耦合器通常用在功率分離器或功率合成器的應(yīng)用中。另一方面，一些應(yīng)用會(huì)指定作為典型數(shù)值的5、6、10和20dB耦合。換句話說，少于一半的進(jìn)入功率到達(dá)耦合端口。例如，可以用耦合器對(duì)RF輸出信號(hào)采樣，供功率電平監(jiān)測(cè)器使用。例如，功率電平監(jiān)測(cè)器電路要求耦合端口提供比進(jìn)入信號(hào)低-20dB的信號(hào)。不對(duì)稱耦合的另一個(gè)例子是衰減器的應(yīng)用。其它耦合器的應(yīng)用包括但不限于抵消和/或改善返回?fù)p耗、均衡放大以及巴侖的實(shí)現(xiàn)?？梢詫蛠鰧?shí)現(xiàn)為例如Marchand巴侖、倒巴侖、Guanella巴侖或Ruthroff巴侖。在前面每個(gè)巴侖的實(shí)現(xiàn)中，耦合在決定阻抗變換比方面都起到了非常重要的作用。巴侖設(shè)計(jì)的一個(gè)獨(dú)特方面涉及在某些實(shí)現(xiàn)方式中"過耦合"耦合器的使用。過耦合耦合器是多于一半的功率流向耦合端口的耦合器。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白，裝置重量和體積對(duì)于大多數(shù)實(shí)現(xiàn)來說都是重要指標(biāo)。人們用了各種方式來使耦合器小型化，比如彎曲線、螺旋線、集總實(shí)現(xiàn)、鐵氧體變壓器和電氣短路耦合器。彎曲線耦合器的一個(gè)缺點(diǎn)是隨著彎曲線彎曲得越來越緊，會(huì)出現(xiàn)偶模/奇模相速不平衡的現(xiàn)象。因?yàn)樯鲜霪B加/抵消特性，這種不平衡會(huì)給耦合器性能帶來不利影響。常規(guī)的螺旋設(shè)計(jì)構(gòu)造也有缺點(diǎn)。螺旋的一圈到下一圈的相位角必須小于波長(zhǎng)，否則這種實(shí)現(xiàn)方式也會(huì)出現(xiàn)偶模/奇模相速不平衡。集總分立元件實(shí)現(xiàn)方式也存在局限性，因?yàn)樗鼈冎С值男盘?hào)帶寬非常窄。必須用更多的分立元件來使耦合器具有足夠?qū)挼膸?。盡管鐵氧體變壓器類型的耦合器具有非常寬的帶寬，但是用鐵氧體耦合器很難獲得任意耦合值。而且，鐵氧體變壓器耦合器天生就體積龐大，制造勞動(dòng)強(qiáng)度高。所謂"電氣短路"耦合器利用集總元件和耦合傳輸線的組合。傳輸線通常小于四分之一波長(zhǎng)(入M)。隨著實(shí)現(xiàn)方式中傳輸線長(zhǎng)度的縮短，帶寬減小到完全集總元件實(shí)現(xiàn)方式中的帶寬。在其它方式中，人們考慮過將同軸和波導(dǎo)耦合器用作耦合器。但是，這些實(shí)現(xiàn)方式很少用在大體積應(yīng)用中，因?yàn)樗鼈冎圃炱饋硐鄬?duì)昂貴。此外，這些設(shè)計(jì)很難集成到RF系統(tǒng)中。因此，這些類型的耦合器不實(shí)際。最常用的耦合器有寬邊耦合器、邊緣耦合器和叉指邊緣耦合器。常常將叉指邊緣耦合傳輸線叫做蘭格(Lange)耦合器。為了在邊緣耦合傳輸線中實(shí)現(xiàn)高耦合，耦合傳輸線之間的間隔必須很小。這個(gè)間隔由光刻圖案形成工藝的能力決定。因?yàn)檫@些制造困難，很難用這種方法生產(chǎn)3dB耦合器。事實(shí)上，耦合值通常不會(huì)超過10dB。寬邊耦合器是指TEM傳輸線的寬的部分在耦合器中彼此面對(duì)的情形。寬邊耦合器包括由均勻電介質(zhì)材料分離的兩根傳輸線。傳輸線穿插在兩個(gè)外部接地面的中間。電介質(zhì)材料同樣置于每個(gè)接地面和相鄰傳輸線之間。這種構(gòu)造支持TEM傳播，并且不象微帶叉指耦合器，偶模和奇模相速是相等的。這樣就能夠獲得較好的帶寬、方向性和VSWR。此外，還可以將寬邊耦合器用于實(shí)現(xiàn)3dB耦合器。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白，傳輸線間隔必須較小或者線寬度必須很寬，或者二者都需要。需要能夠獲得任意耦合值而沒有上述常規(guī)裝置局限性的一種寬邊耦合器。此外，還需要對(duì)于給定性能規(guī)格具有所需形狀因子的耦合器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)的是以上需求。本發(fā)明涉及可用作耦合器或在其它結(jié)構(gòu)/功能中作構(gòu)件的耦合傳輸線結(jié)構(gòu)。本發(fā)明涉及在垂直方向上對(duì)齊的三根或四根寬邊耦合傳輸線。這種結(jié)構(gòu)的好處是能夠產(chǎn)生非常緊的耦合并且在非常小的體積中實(shí)現(xiàn)非常緊湊的耦合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明需要的面積/體積比獲得相同功能的標(biāo)準(zhǔn)寬邊耦合器或叉指邊緣耦合器的小。一方面，本發(fā)明涉及一種耦合器結(jié)構(gòu)，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。L個(gè)第一傳輸線層置于該結(jié)構(gòu)中。每個(gè)第一傳輸線層包括符合預(yù)定幾何構(gòu)造的第一傳輸線。所述第一傳輸線置于第一端口和第二端口之間的第一電介質(zhì)材料上。L是整數(shù)。M個(gè)第二傳輸線層與所述L個(gè)第一傳輸線層交替設(shè)置，在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)形成總共N個(gè)傳輸線層。M和N是整數(shù)，并且N大于或等于三。每個(gè)第二傳輸線層包括基本上符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的第二傳輸線。所述第二傳輸線置于第三端口和第四端口之間的第二電介質(zhì)材料上。每根第二傳輸線在該結(jié)構(gòu)中相對(duì)于對(duì)應(yīng)的第一傳輸線置于預(yù)定位置。另一方面，本發(fā)明涉及一種耦合器結(jié)構(gòu)，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。L個(gè)第一傳輸線層置于該結(jié)構(gòu)中。每個(gè)第一傳輸線層包括符合預(yù)定幾何構(gòu)造的第一傳輸線。所述第一傳輸線置于第一端口和第二端口之間的第一電介質(zhì)材料上。L是整數(shù)。M個(gè)第二傳輸線層與所述L個(gè)第一傳輸線層交替設(shè)置，在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)形成總共N個(gè)傳輸線層。M和N是整數(shù)，并且N大于或等于三。每個(gè)第二傳輸線層包括基本上符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的第二傳輸線。所述第二傳輸線置于第三端口和第四端口之間的第二電介質(zhì)材料上。每根第二傳輸線在該結(jié)構(gòu)中相對(duì)于對(duì)應(yīng)的第一傳輸線置于預(yù)定位置。橫截面面積是N、所述預(yù)定幾何構(gòu)造和所選耦合常數(shù)的預(yù)定函數(shù)。另一方面，本發(fā)明涉及一種制造耦合器結(jié)構(gòu)的方法。這種方法包括(a)提供第一傳輸線層，第一傳輸線層包括置于第一電介質(zhì)材料上并且符合預(yù)定幾何構(gòu)造的第一傳輸線；(b)將第二傳輸線層置于第一傳輸線層上，第二傳輸線層包括與所述第一傳輸線垂直對(duì)準(zhǔn)并且基本上符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的第二傳輸線，第二傳輸線置于第二電介質(zhì)材料上；(c)粘結(jié)第一傳輸線層和第二傳輸線層；(d)重復(fù)步驟(a)~(c)來形成包括L個(gè)第一傳輸線層和M個(gè)第二傳輸線層的N個(gè)交替層的疊層結(jié)構(gòu)，L、M和N是整數(shù)，其中N大于或等于三；(e)將所述L根第一傳輸線的第一端耦合到第一端口，將所述L根第一傳輸線的第二端耦合到第二端口；以及(f)將所述M根第二傳輸線的第一端耦合到第三端口，將所述M根第二傳輸線的第二端耦合到第四端口。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下具體描述中闡明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過實(shí)踐本發(fā)明，可以從該描述中了解或認(rèn)識(shí)到這些特征和優(yōu)點(diǎn)，所述描述包括后面的詳細(xì)說明、權(quán)利要求以及附圖。應(yīng)當(dāng)明白，以上整個(gè)描述和以下具體描述僅僅是本發(fā)明的示例，其目的在于提供用于理解本發(fā)明所要求的本質(zhì)和特征的總覽和框架。所包括的附圖提供對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且結(jié)合和組成說明書的一部分。附圖說明了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并且與說明書共同解釋本發(fā)明的原理和操作。圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中垂直叉指耦合器的示意圖2是本發(fā)明中垂直叉指耦合器傳輸線層的平面視圖3A3B是圖2所示耦合器偶模和奇模耦合場(chǎng)線的示意圖4A4D說明各種常規(guī)寬邊耦合器；圖5A5D說明各種常規(guī)叉指邊緣耦合裝置；圖6說明本發(fā)明中耦合器的橫截面面積；圖7A7C說明常規(guī)寬邊耦合器設(shè)計(jì)；圖8A8C說明本發(fā)明中三層實(shí)施例的垂直叉指耦合器設(shè)計(jì)；圖9A9C說明本發(fā)明中四層實(shí)施例的垂直叉指耦合器設(shè)計(jì)；圖10A10C說明本發(fā)明中五層實(shí)施例的垂直叉指耦合器設(shè)計(jì)；圖ll針對(duì)N的多個(gè)值將常規(guī)寬邊耦合器的橫截面面積與本發(fā)明的橫截面面積進(jìn)行比較；圖12針對(duì)N的多個(gè)值將所選耦合常數(shù)與裝置幾何形狀的一個(gè)度量進(jìn)行比較；圖13針對(duì)多個(gè)偶模阻抗值將所選電介質(zhì)材料的介電常數(shù)與裝置幾何形狀的另一個(gè)度量進(jìn)行比較；圖14是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中垂直叉指耦合器實(shí)施方式的透視圖；圖15是圖14所示垂直叉指耦合器實(shí)施方式的分解圖；以及圖16說明圖1415所述的耦合器性能。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其示例在附圖中說明。只要可能，相同的附圖標(biāo)記將在所有附圖中表示相同或相似的部分。本發(fā)明的垂直叉指耦合器的具體實(shí)施例在圖1中示出，并且在所有附圖中都用附圖標(biāo)記10表示。如圖1所示，公開了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中垂直叉指耦合器的橫截面部分的示意圖。這種耦合器是一種四端口裝置，它包括端口1、端口2、端口3和端口4。在本實(shí)施例中，垂直叉指耦合器包括三根耦合傳輸線，即傳輸線14在兩根傳輸線12之間。每根傳輸線12都在電介質(zhì)基片16上并且在端口1和端口2之間耦合來形成傳輸線層。傳輸線14也在電介質(zhì)基片16上來形成相鄰的傳輸線層。傳輸線14在端口3和端口4之間耦合?？偟膩碚f，傳輸線層14與傳輸線層12形成交替層來形成總共N個(gè)傳輸線層。傳輸線12和傳輸線14相對(duì)于彼此在預(yù)定垂直位置上。在一個(gè)實(shí)施例中，傳輸線12與傳輸線14在垂直方向上對(duì)準(zhǔn)，來獲得最大耦合。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳輸線14與傳輸線12在垂直方向上互相偏移來獲得不同的耦合程度。換句話說，可以調(diào)整垂直幾何構(gòu)造來獲得預(yù)定耦合常數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，N是一個(gè)大于或等于三(3)的整數(shù)值?？梢葬槍?duì)多種原因來選擇N，包括耦合值、形狀因子等等。傳輸線層12和傳輸線層14的交替層通常在一對(duì)接地板18之間。然而在特定實(shí)施例中，接地板18不是必需的。每個(gè)第二傳輸線位于這一結(jié)構(gòu)中相對(duì)于對(duì)應(yīng)第一傳輸線的預(yù)定位置。參考圖2，其中示出了傳輸線層12的平面視圖。圖2同樣可以用于說明線14。如上所述，傳輸線12、14被配置為符合預(yù)定幾何構(gòu)造。在這種情況下，傳輸線12被置于折疊正方形中。傳輸線12的長(zhǎng)度近似為68mm。因此幾何構(gòu)造是指?jìng)鬏斁€在平面視圖中的形狀、導(dǎo)體的寬度、導(dǎo)體的厚度、電介質(zhì)的厚度以及所有各種間隔尺寸。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，在相關(guān)領(lǐng)域可以根據(jù)想要的耦合和指定的體積/尺寸形狀因子要求對(duì)本發(fā)明的預(yù)定幾何構(gòu)造作出修改和改變。在所示例子中，傳輸線12置于折疊正方形構(gòu)造中的基片16上。另一方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，幾何構(gòu)造可以是適當(dāng)?shù)娜我庑螤?，比如線性、矩形、非線性、螺旋或圓形等等。幾何圖案可以包括彎曲線段和其它這樣的形狀。圖3A說明圖2所示耦合器的偶模耦合場(chǎng)線。本發(fā)明技術(shù)人員明白，偶模耦合是指?jìng)鬏斁€12和傳輸線14電勢(shì)相同的情形。根據(jù)定義，在傳輸線12和,輸線14之間沒有耦合。但是，在傳輸線12、14和接地板18之間建立了電場(chǎng)。圖3B是奇模場(chǎng)線的視圖。在奇模中，傳輸線12和傳輸線14的電勢(shì)不同。因此，在傳輸線12和傳輸線14之間產(chǎn)生電場(chǎng)。圖3A3B還說明在這里描述的配置可以用一個(gè)平行板電容器構(gòu)造來近似。因此，電容與傳輸線寬邊的面積即耦合寬邊的長(zhǎng)度和寬度成正比。圖3B是值得關(guān)注的，因?yàn)樗f明了本發(fā)明相對(duì)于常規(guī)裝置改善的耦合特性。注意傳輸線14從傳輸線的兩邊耦合到傳輸線12。通過將三層垂直叉指寬邊耦合器(圖1~3)與常用常規(guī)耦合器進(jìn)行比較來進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。具體地說，圖4A4D提供常規(guī)寬邊耦合器410的各種視圖。另一方面，圖5A5D描述常規(guī)叉指邊緣耦合裝置的特征。依次描述這些常規(guī)裝置中的每一個(gè)。參考圖4A，其中示出了常規(guī)寬邊耦合器410的橫截面示意圖。耦合器410包括在端口1和端口2之間耦合的主傳輸線412。次傳輸線414靠近線412并且在端口3和端口4之間耦合。參考圖4B，常規(guī)寬邊耦合器置于相同的"足跡"中，即如圖2所示的相同的表面區(qū)域中。當(dāng)傳輸線412的寬度比圖2所示的傳輸線12的寬度略寬時(shí)，它要小18mm，即大約50mm。在圖4C中說明常規(guī)寬邊耦合器的奇模耦合特性。在圖4D中說明偶模耦合。本發(fā)明的叉指寬邊耦合器(N-3根線)實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)寬邊耦合器(2根傳輸線)相同的耦合值。本發(fā)明在單位面積中線更長(zhǎng)，等效于對(duì)于相同長(zhǎng)度設(shè)計(jì)更緊湊。對(duì)于特定等效耦合值，偶模和奇模阻抗必定具有以下特定關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>本發(fā)明用相對(duì)于常規(guī)裝置較窄的線寬度實(shí)現(xiàn)了相同的奇模阻抗。并且偶模阻抗更高。這樣，對(duì)于相同的耦合值，本發(fā)明能夠減小帶線高度，實(shí)現(xiàn)小型化(縮小體積)。當(dāng)然，偶模阻抗還可通過改變電介質(zhì)材料來調(diào)整，因?yàn)樽杩故请娊橘|(zhì)介電常數(shù)的函數(shù)。具有較高介電常數(shù)的材料會(huì)降低偶模的阻抗。因此，改變電介質(zhì)將僅導(dǎo)致X-Y平面即水平平面中的減小。另一方面，使用這種方式不會(huì)縮小體積。因?yàn)轳詈洗蠖嗍蔷€寬和電介質(zhì)間隔的函數(shù)，所以一般都想在常規(guī)寬邊耦合器(圖4A4D)的傳輸線512、514之間采用更薄的電介質(zhì)基片。但是，這種方式不可行，因?yàn)閷挾刃∮趌mil的電介質(zhì)材料很少。即使能夠獲得這種材料，這種材料的電介質(zhì)擊穿電壓也是一個(gè)問題。具體地說，電介質(zhì)必須具有出色的電介質(zhì)擊穿電壓特性，才能將它用于商業(yè)產(chǎn)品中。即使這兩個(gè)問題都解決了，還必須找到新的處理方法來處理這種薄材料。參考圖5A，示出了常規(guī)叉指邊緣耦合器的平面示意圖。邊緣耦合設(shè)計(jì)包括在傳輸線512之間的傳輸線514。圖5B示出了平面視圖的耦合器構(gòu)造。圖5B的足跡與圖2和圖4B的足跡相同。在這種情況下，外部傳輸線512是27mm長(zhǎng)，中間線514是22.5mm長(zhǎng)，而內(nèi)部線512'只有18mm長(zhǎng)。不象叉指邊緣耦合器510，本發(fā)明的叉指寬邊耦合器10的各條線都是相同的長(zhǎng)度。因此，本發(fā)明能夠避免組合不同相位產(chǎn)生的損失。還注意常規(guī)邊緣耦合器設(shè)計(jì)從一圈到下一圈具有較大相位差。相位差是由于平行配置三(3)根傳輸線產(chǎn)生的。因此，圈數(shù)比本發(fā)明中的圈數(shù)少時(shí)，常規(guī)耦合器510將遇到相速問題。因此，相對(duì)于當(dāng)前可用的常規(guī)裝置，本發(fā)明具有更優(yōu)越的性能。圖6說明本發(fā)明的耦合器橫截面設(shè)計(jì)。如上所述，垂直叉指寬邊耦合器10可小型化，并且可以將它制造成具有預(yù)定尺寸規(guī)格的物理形狀因子。在所提供的例子中，有四根垂直寬邊耦合傳輸線12、14，即N-4。尺寸h是每對(duì)寬邊耦合傳輸線12、14之間的垂直距離。尺寸h是從每個(gè)最外部導(dǎo)體14到最接近接地面18(如果存在)的垂直距離。尺寸t是每個(gè)導(dǎo)體12、14的垂直高度。尺寸s是在給定傳輸線導(dǎo)體中相鄰段之間的水平間隔。尺寸w是每個(gè)導(dǎo)體的寬度，即圖6所示水平平面的尺寸。最后，m是水平方向上導(dǎo)電和非導(dǎo)電材料之比，其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>帶線結(jié)構(gòu)不包括導(dǎo)體厚度的總接地面間隔是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>帶線結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)體厚度的總接地面間隔是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>因此耦合段占據(jù)的橫截面面積是人-^Cs+M^Os+MOpA+^-l^+iWrn)(5)公式(5)是假設(shè)在每個(gè)垂直導(dǎo)體群之間有電壁的結(jié)構(gòu)的近似。這一近似對(duì)于X-Y尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于四分之一波長(zhǎng)(入/4)的緊螺旋結(jié)構(gòu)來說是合理的。因此，電容大小可以近似成平行板電容的大小15<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(6)尺寸Z是傳輸線的長(zhǎng)度以及dcp是板之間的距離。如果<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(7)那么<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(8)將Cx應(yīng)用于在這里獲得的偶模和奇模模式電容公式。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，公式(7)中的常數(shù)"和"是指電介質(zhì)材料的介電常數(shù)。介電常數(shù)是電介質(zhì)材料響應(yīng)外來電場(chǎng)的一種度量。具體而言，如果第一電介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于第二電介質(zhì)材料的介電常數(shù)，那么對(duì)于給定的外電場(chǎng)，第一材料將存儲(chǔ)更多的電荷。從公式(7)可知，介電常數(shù)與電容成正比。因此，第一電介質(zhì)材料將具有更大的電容。還要注意自由空間的介電常數(shù)eo是每米8.8541878176X10"2法拉(F/m)。因此，用[pFm]來標(biāo)注公式(7)中的"皮法每米"。將圖7A7C用于常規(guī)寬邊耦合器設(shè)計(jì)的偶模和奇模電容的推導(dǎo)。注意圖7A是圖4A的概述。圖7B說明常規(guī)寬邊耦合器設(shè)計(jì)的等效奇模電容。圖7C說明常規(guī)設(shè)計(jì)的等效偶模電容。基礎(chǔ)平行板電容為-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>得到的奇模和偶模電容為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>圖8A8C說明本發(fā)明中三層實(shí)施例的垂直叉指耦合器。圖8B說明本發(fā)明中三層耦合器的等效奇模電容。圖8C說明等效偶模電容。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(13)注意奇模電容不依賴于帶線高度。這意味著可以去掉帶線接地面而沒有任何不利影響(相對(duì)于奇模)。換句話說，這種設(shè)計(jì)是同軸電纜的一種近似。還應(yīng)當(dāng)注意偶模電容等于常規(guī)2層寬邊耦合器。事實(shí)上，偶模電容不依賴于N的值。圖9A說明本發(fā)明中的四層垂直叉指耦合器。這個(gè)示意圖不需要說明。它包括有兩根傳輸線14插入的兩根傳輸線12。這四層在接地板18之間。圖9B說明四層實(shí)施例的等效偶模電容。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>(14)偶模值再一次等于常規(guī)2層寬邊耦合器。圖10A10C說明具有五層的垂直叉指耦合器。同樣，圖10A所示的布局不需要說明。耦合器10包括有三根次傳輸線14插入的兩根"主"傳輸線12。這四層在接地板18之間。在圖10B中說明奇模電容。對(duì)于五個(gè)導(dǎo)體..(15)奇模電容可以是N的函數(shù)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>如上所述，偶模電容是常數(shù)c2C(17)根據(jù)上述推導(dǎo)過程，可以將電容的通用公式表述為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>然而，因?yàn)镃e依賴于Cx，因此描述恒定耦合的函數(shù)更有用。對(duì)于TEM結(jié)構(gòu)可以按照如下方式定義耦合。如公式(i)所示，可以將其中涉及到的每個(gè)阻抗描述為Z-^-^K，也可以是2=~^=，Z=^|"。如果我們假設(shè)單一頻率、均勻電介質(zhì)并且僅考慮電容，那么<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>因此，將公式(18)和(19)代入公式(20)，耦合值k可根據(jù)耦合器的橫截面結(jié)構(gòu)確定。參考圖11，這個(gè)圖將常規(guī)寬邊耦合器的橫截面面積即N^2與本發(fā)明的橫截面面積(N》3)進(jìn)行比較。圖11是下表1所示數(shù)據(jù)的圖形描述。在這個(gè)例子中，通過保持偶模和奇模電容為常數(shù)來將本發(fā)明中總的帶線高度和橫截面面積與常規(guī)寬邊耦合器進(jìn)行比較。對(duì)于典型的3dB耦合器，k-0.707，因此C。"0.048。在表l中提供的比較采用典型尺寸值。表l:叉指耦合器與常規(guī)寬邊耦合器的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>圖11中的垂直軸歸一化到常規(guī)寬邊耦合器，即i.oo的下標(biāo)值是指所有因素(耦合值、電介質(zhì)材料等)相等的常規(guī)寬邊耦合器的橫截面面積。有趣的是隨著N增大，相對(duì)橫截面面積明顯減小。對(duì)于N在十(10)以下的值，相對(duì)帶線輪廓也較低。但是，相對(duì)面積曲線和相對(duì)輪廓曲線具有完全不同的最小值。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，表1和圖11基于某些預(yù)定尺寸屬性和耦合值。因此，可以改變N、傳輸線12、14的幾何構(gòu)造、電介質(zhì)材料、導(dǎo)體材料和尺寸關(guān)系來獲得不同的最小值。當(dāng)然，還可以改變這些變量來滿足形狀因子的要求。參考圖12，對(duì)于N的各個(gè)值，將耦合值k與h/d進(jìn)行比較是有用的。在公式(18)和公式(19)中提供的關(guān)系，可用于得到比率h/d:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>再次注意平行板電容模型是一個(gè)近似。實(shí)際上h/d數(shù)字可以根據(jù)平面視圖幾何構(gòu)造(例如見圖2)乘以常數(shù)。例如，如果幾何構(gòu)造是緊繞的螺旋，那么h/d應(yīng)當(dāng)乘以大約0.7。盡管表2提供N—直到十(10)的值，但是不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明局限于這些數(shù)字。在一些實(shí)施例中，N可以等于二十(20)或更大，以達(dá)到所需性能。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明局限于表2中提供的耦合值，3、5、6、10和20dB耦合器僅僅是典型耦合值。如同
背景技術(shù)：
所述，大于3dB的耦合值是指其中不到一半的進(jìn)入信號(hào)能量到達(dá)耦合端口的耦合器裝置。在一些情況下，需要小于3dB的耦合值,也就是說，其中大部分進(jìn)入信號(hào)能量到達(dá)耦合端口。此外，一些實(shí)施方式需要零(0)dB的耦合器，即其中所有進(jìn)入信號(hào)到達(dá)耦合端口，當(dāng)然插入損耗很小。因此，除了表2中提供的離散耦合值以外，本發(fā)明能夠獲得大于或等于零(0)dB的任意耦合系數(shù)的耦合器裝置。參考圖B，它說明所選電介質(zhì)材料介電常數(shù)與比率h/w的比較結(jié)果。尺寸w是在該設(shè)計(jì)中采用的傳輸線的寬邊寬度?？梢岳帽嚷蔴/w來得到指定的偶模阻抗值。前面給出了Z、Cx和Ce作為尺寸l、w、h和介電常數(shù)等等的函數(shù)的公式。因此<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>表2給出產(chǎn)生圖12所示曲線所需要的數(shù)據(jù)。表2:常見耦合值和相關(guān)h/d值隨N的變化<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>IS因?yàn)镃^=SQ6^/W，因此(24)=~VeO—=—or(25)并且因?yàn)閏-fwa/z^oV^"V臘對(duì)于自由空間介電常數(shù)，利用近似(26)&Wio一7Z-=2Z力(27)其中感興趣的是每個(gè)單位長(zhǎng)度的比率h/w值，大多數(shù)應(yīng)用，相對(duì)介電常數(shù)是l。因此A1w60丌即對(duì)于/=1。還要注意，對(duì)于(28)對(duì)于&=冗2(凡士林)以及50Q耦合器(Ze"120Q)中3dB耦合的特殊情況。比率h/w二2。圖13說明相對(duì)于多個(gè)偶模阻抗值的各個(gè)介電常數(shù)h/w比的比較圖。同樣，它們也是近似結(jié)果。這些近似應(yīng)當(dāng)根據(jù)平面視圖幾何構(gòu)造乘以調(diào)整因子。例如，在緊繞螺旋中，在這里提供的hAv比應(yīng)當(dāng)乘以大約1.5。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，對(duì)于各種耦合器構(gòu)造利用Schwart-Christoffel變換或曲線擬合技術(shù)能夠獲得更加準(zhǔn)確的阻抗公式。而且，因?yàn)楸景l(fā)明使得裝置的小型化和緊湊性成為可能，以及典型的布局限制，通過本領(lǐng)域公知的電磁仿真工具能夠獲得更加準(zhǔn)確的裝置性能。如同在這里和圖14中所描述的一樣，公開了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中垂直叉指耦合器實(shí)施方式100的透視圖。耦合器裝置100包括在單獨(dú)一個(gè)緊湊外殼102中的兩個(gè)垂直叉指耦合器10、10'。耦合器外殼102符合具有預(yù)定尺寸規(guī)格的形狀因子，這些參數(shù)是本發(fā)明中N、傳輸線幾何構(gòu)造和所選耦合常數(shù)等等的函數(shù)。耦合器10占據(jù)裝置100的上半部分，耦合器IO'在裝置100的底部。耦合器10和耦合器10'共享接地板18'。因此，耦合器10在接地板18和內(nèi)部接地板18'之間。耦合器10'在板18'和下接地板18"之間。注意上接地板18包括配置為容納傳輸線12和端口2之間的內(nèi)部信號(hào)傳輸路徑(未示出)的內(nèi)部過孔180。過孔180也被配置為容納傳輸線14和端口4之間的信號(hào)傳輸路徑。接地板18'包括沿著板18'的邊緣部分的信號(hào)過孔182'。過孔182'配置為容納傳輸線12和端口1之間的信號(hào)傳輸路徑，以及傳輸線14和端口3之間的信號(hào)傳輸路徑。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，電介質(zhì)層16在每條傳輸線12、14或12'、14'之間。為了清楚起見，在圖14中未示出電介質(zhì)層16。參考圖15，公開了垂直叉指耦合器100的展開圖。耦合器IO和耦合器10'是同樣的四端口裝置。每根垂直叉指耦合器10(IO')包括四根耦合傳輸線，即兩根主傳輸線12(12')與兩根次傳輸線14(14')交替，在每個(gè)耦合器10(10，)中形成總共四個(gè)傳輸線層。因此，每個(gè)耦合器10(IO')符合圖9A9C提供的示意圖。在圖15所示的展開圖中，能夠清楚地看到，傳輸線12(12，)與傳輸線14(14')垂直對(duì)準(zhǔn)。每根傳輸線又一次在電介質(zhì)基片16上(在該圖中未示出)。傳輸線12在端口l和端口2之間耦合形成傳輸線層。傳輸線14在端口3和端口4之間耦合?？傊?，本發(fā)明的耦合器10可以按照以下方式制造。在開始階段，計(jì)算幾何構(gòu)造，即平面視圖中傳輸線的形狀，導(dǎo)體的寬度，導(dǎo)體的厚度，以及所有各種間隔尺寸。提供每個(gè)傳輸線層作為粘結(jié)到電介質(zhì)片的導(dǎo)體片。接下來，用照相印刷技術(shù)將預(yù)定幾何圖案轉(zhuǎn)到導(dǎo)體片的表面。將光阻材料放在導(dǎo)體片上，通過掩膜的直射能量將圖案轉(zhuǎn)到電阻材料。掩膜當(dāng)然包括圖案的圖像。光刻系統(tǒng)中的成像光學(xué)器件確保轉(zhuǎn)到光阻表面的線寬在合適的容差范圍內(nèi)。接下來，用蝕刻劑去除曝光后的光阻材料和導(dǎo)體片以下的部分。蝕刻提供包括電介質(zhì)基片16上傳輸線12(14)的傳輸線層。傳輸線層14在傳輸線層12上與之垂直對(duì)準(zhǔn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以采用各種關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和技術(shù)來保證垂直對(duì)準(zhǔn)。在對(duì)準(zhǔn)之后，將傳輸線層12粘結(jié)到傳輸線層14。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以根據(jù)用于實(shí)施電介質(zhì)層16的電介質(zhì)材料的類型，采用任意適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)技術(shù)。例如，利用某些聚合物電介質(zhì)材料，可以通過對(duì)夾在一起的傳輸線層施加熱和/或壓力來完成粘結(jié)步驟。重復(fù)上述處理步驟來形成迭層結(jié)構(gòu)，包括傳輸線層12和傳輸線層14的N個(gè)交替層。N再一次是大于或等于三的整數(shù)。在處理步驟完成后，傳輸線12在端口1和端口2之間耦合，傳輸線14在端口3和端口4之間耦合?；氐綀D15，制造具有兩個(gè)耦合器的過程可以通過首先粘結(jié)內(nèi)層，然后往外進(jìn)行來實(shí)施。換句話說，傳輸線層12與接地板18'對(duì)準(zhǔn)。板18'隨后與傳輸線14，對(duì)準(zhǔn)?？梢詫岷蛪毫?yīng)用到三層結(jié)構(gòu)(即，層12、板18和層14')來將這些層粘結(jié)在一起。在下一步中，將層14置于三層迭層結(jié)構(gòu)上，將層12'置于迭層結(jié)構(gòu)下。這些層再一次按照前面描述的方式對(duì)準(zhǔn)。隨后，將這些層粘結(jié)在一起形成五層結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程繼續(xù)下去，直到耦合器10和耦合器10'具有適當(dāng)數(shù)量(N)的傳輸線層。隨后將端口連接到適當(dāng)?shù)膫鬏斁€，并將裝置置于外殼102中。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見，可以根據(jù)想要的耦合和想要的形狀因子結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明的傳輸線層作出修改和變化。因此，導(dǎo)體層可以用任意適當(dāng)?shù)牟牧?，比如銅、鋁、金、鉑和其它這種合適的材料來形成。同樣，電介質(zhì)材料可以使用各種聚合物材料、熱塑性材料、熱固性材料、特氟隆或可固化(熱固化或uv固化)樹脂材料?；氐綀D14~15，本發(fā)明的垂直叉指耦合器結(jié)構(gòu)的附加好處是在垂直方向上有更高百分比的導(dǎo)體材料。很明顯，金屬是比典型電介質(zhì)更好的熱導(dǎo)體。因此，本發(fā)明相對(duì)于常規(guī)裝置在熱傳導(dǎo)特性上也有改善。如果使用本發(fā)明的垂直叉指結(jié)構(gòu)使輪廓高度最小就會(huì)獲得更多的熱傳導(dǎo)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)闊醾鲗?dǎo)路徑最短。本領(lǐng)域技術(shù)人員還明白，通過在傳輸線之間使用其它連接方案能夠?qū)崿F(xiàn)不同的阻抗和/或耦合值。在一種實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)人員可以讓傳輸線的端部開路。另一方面，可以讓傳輸線短路來獲得特定阻抗，類似于叉指濾波器結(jié)構(gòu)的方式。參考圖16，它說明圖"15所示3dB耦合器的性能。這個(gè)圖給出了耦合器10在1.0GHz和1.725GHz處的性能。曲線160表示直接連接到主傳輸線12的輸出(端口2)的頻率響應(yīng)。曲線162是耦合端口的頻率響應(yīng)。作為最初的印象，曲線162說明耦合端口響應(yīng)在1.0GHz和1.725GHz之間的將近750MHz帶寬內(nèi)相對(duì)平坦。在1.0GHz的例子中，在進(jìn)入RF信號(hào)以下的-3.248dB處測(cè)量得到曲線160(DC)，而曲線162(C端口)是-3.615dB。因此，在標(biāo)稱3dB輸出端口之間有0.367dB的差。曲線164測(cè)量得到的返回?fù)p耗(RL)在耦合端口輸出以下將近-22.032dB。隔離端口在耦合端口輸出以下-25.204dB。耦合器10在1.725GHz的性能相似。返回?fù)p耗是-24.035dB以下，隔離端口輸出是耦合端口輸出以下-27.551dB。所有的參考，包括在此引用的公開文獻(xiàn)、專利申請(qǐng)和專利在此全部通過參考結(jié)合至如同每個(gè)參考在此通過參考單獨(dú)或特定的描述并且在此完整描述的范圍。冠詞"一個(gè)"和"該"以及本發(fā)明描述的文本中類似標(biāo)記的使用(特別在以下權(quán)利要求中)被理解為概括單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非在文本中說明或明確指示。術(shù)語(yǔ)"包括"、"具有"和"包含"被理解為開放的術(shù)語(yǔ)(即意味著"包括但是不限于")，除非其明確說明。術(shù)語(yǔ)"連接"被理解為部分或全部包含在內(nèi)、附著或連接在一起，甚至中間插有其它事物。在此引用的值的范圍僅在于作為單獨(dú)參考落在該范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)值的簡(jiǎn)單方法，除非在此說明，并且每個(gè)單獨(dú)值被結(jié)合到說明書中如同其在此單獨(dú)引用一樣。在此描述的所有方法以任意適當(dāng)順序執(zhí)行除非在文本中指示或清楚說明。任意或所有例子的使用或者在此提供的示例語(yǔ)言(例如"比如")，僅在于更好的說明本發(fā)明的實(shí)施例并且不對(duì)本發(fā)明的范圍造成限制，除非權(quán)利要求說明了。說明書中的任何語(yǔ)言都不能理解為指示對(duì)于本發(fā)明的實(shí)踐關(guān)鍵的任意非要求保護(hù)的部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可作出各種修改和變化。目的不在于將本發(fā)明限制為特定的形式或公開的形式，相反，其目的在于覆蓋所有修改、替換方式和落在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的等同方式，如在權(quán)利要求中定義的。因此，目的在于使得本發(fā)明覆蓋本發(fā)明在權(quán)利要求和等同方式提供的范圍的修改和改變。權(quán)利要求1.一種耦合器結(jié)構(gòu)，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；置于該結(jié)構(gòu)中的L個(gè)第一傳輸線層，每個(gè)第一傳輸線層包括符合預(yù)定幾何構(gòu)造的第一傳輸線，所述第一傳輸線置于第一端口和第二端口之間的第一電介質(zhì)材料上，L是整數(shù)；以及M個(gè)第二傳輸線層，與所述L個(gè)第一傳輸線層交替設(shè)置，形成總共N個(gè)傳輸線層，M和N是整數(shù)，并且N大于或等于三，每個(gè)第二傳輸線層包括基本上符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的第二傳輸線，所述第二傳輸線置于第三端口和第四端口之間的第二電介質(zhì)材料上，每根第二傳輸線在該結(jié)構(gòu)中相對(duì)于對(duì)應(yīng)的第一傳輸線置于預(yù)定位置。2.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其特征在于具有預(yù)定尺寸規(guī)格的物理耦合器形狀因子，所述預(yù)定尺寸規(guī)格包括橫截面面積，所述橫截面面積是N、所述預(yù)定幾何構(gòu)造和所選耦合常數(shù)的預(yù)定函數(shù)。3.如權(quán)利要求2所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述橫截面面積正比于AN=(s+w)[2h=(N-l)d+Ntm];以及其中s是相鄰導(dǎo)體之間的水平間隔，w是每個(gè)導(dǎo)體的水平寬度，h是與最外部傳輸線導(dǎo)體的垂直距離，d是第一傳輸線導(dǎo)體和第二傳輸線導(dǎo)體之間的垂直距離，t是每個(gè)第一傳輸線導(dǎo)體和每個(gè)第二傳輸線導(dǎo)體的垂直高度，m是水平方向上導(dǎo)電材料和電介質(zhì)材料之比。4.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述預(yù)定幾何構(gòu)造基本上是線性的。5.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述預(yù)定幾何構(gòu)造包括至少一個(gè)基本上矩形的幾何圖案。6.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述預(yù)定幾何構(gòu)造是非線性幾何構(gòu)造。7.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述預(yù)定幾何構(gòu)造包括至少一個(gè)彎曲線段。8.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述預(yù)定幾何構(gòu)造包括螺旋構(gòu)造。9.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其特征在于有限的偶模阻抗和有限的奇模阻抗。10.如權(quán)利要求9所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述有限的偶模阻抗和所述有限的奇模阻抗之比基本上在1:1到1:10的范圍內(nèi)。11.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中第一傳輸線和/或第二傳輸線的長(zhǎng)度基本上等于入/4。12.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中第一傳輸線和第二傳輸線包括金屬材料。13.如權(quán)利要求12所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述金屬材料包括銅。14.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中第一電介質(zhì)材料和/或第二電介質(zhì)材料選自包括以下材料的材料組聚合物材料、熱塑性材料、陶瓷材料、熱固性材料、特氟隆或可固化樹脂材料。15.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中L個(gè)傳輸線層和M個(gè)傳輸線層的交替層置于一對(duì)接地板之間。16.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中N大于或等于20。17.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所選耦合常數(shù)大于或等于零(0)dB。18.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所選耦合常數(shù)小于或等于3dB。19.如權(quán)利要求l所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所選耦合常數(shù)大于3dB。20.如權(quán)利要求1所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中每根第二傳輸線在該結(jié)構(gòu)中與對(duì)應(yīng)的第一傳輸線充分垂直對(duì)準(zhǔn)。21.—種耦合器結(jié)構(gòu)，具有其特征在于預(yù)定尺寸規(guī)格的形狀因子，所述預(yù)定尺寸規(guī)格包括橫截面面積，所述耦合器結(jié)構(gòu)包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；置于該結(jié)構(gòu)中的L個(gè)第一傳輸線層，L是整數(shù)值，每個(gè)第一傳輸線層包括符合預(yù)定幾何構(gòu)造的第一傳輸線，第一傳輸線置于第一基片上，在第一端口和第二端口之間耦合；以及M個(gè)第二傳輸線層與所述L個(gè)第一傳輸線層交替設(shè)置，形成總共N個(gè)傳輸線層，M和N是整數(shù)，并且N大于或等于三，每個(gè)第二傳輸線層包括基本上符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的第二傳輸線，第二傳輸線置于基片上，在第三端口和第四端口之間耦合，每個(gè)第二傳輸線在該結(jié)構(gòu)中相對(duì)于對(duì)應(yīng)的第一傳輸線置于預(yù)定位置，所述橫截面面積是N、所述預(yù)定幾何構(gòu)造和所選耦合常數(shù)的預(yù)定函數(shù)。22.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所述橫截面面積正比于AN=(s+w)[2h=(N-l)d+Ntm];以及其中s是相鄰導(dǎo)體之間的水平間隔，w是每個(gè)導(dǎo)體的水平寬度，h是與最外部傳輸線導(dǎo)體的垂直距離，d是第一傳輸線導(dǎo)體和第二傳輸線導(dǎo)體之間的垂直距離，t是每個(gè)第一傳輸線導(dǎo)體和每個(gè)第二傳輸線導(dǎo)體的垂直高度，m是水平方向上導(dǎo)電材料和電介質(zhì)材料之比。23.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其特征在于有限的偶模阻抗和有限的奇模阻抗。24.如權(quán)利要求23所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中有限偶模阻抗和有限奇模阻抗之比基本上在1:1到1:100的范圍內(nèi)。25.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中第一傳f俞線和/或第二傳輸線的長(zhǎng)度基本上等于入/4。26.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中L個(gè)傳輸線層和M個(gè)傳輸線層的交替層置于一對(duì)接地板之間。27.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中N大于或等于20。28.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所選耦合常數(shù)大于或等于零(0)dB。29.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所選耦合常數(shù)小于或等于30.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中所選耦合常數(shù)大于3dB。31.如權(quán)利要求21所述的耦合器結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)第二傳輸線在該結(jié)構(gòu)中與對(duì)應(yīng)的第一傳輸線充分垂直對(duì)準(zhǔn)。32.—種制造耦合器結(jié)構(gòu)的方法，包括(a)提供第一傳輸線層，第一傳輸線層包括置于第一電介質(zhì)材料上并且符合預(yù)定幾何構(gòu)造的第一傳輸線；(b)將第二傳輸線層置于第一傳輸線層上，第二傳輸線層包括與所述第一傳輸線垂直對(duì)準(zhǔn)并且基本上符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的第二傳輸線，第二傳輸線置于第二電介質(zhì)材料上；(c)粘結(jié)第一傳輸線層和第二傳輸線層；(d)重復(fù)步驟(a)~(c)來形成包括L個(gè)第一傳輸線層和M個(gè)第二傳輸線層的N個(gè)交替層的疊層結(jié)構(gòu)，L、M和N是整數(shù)，其中N大于或等于三；(e)將所述L根第一傳輸線的第一端耦合到第一端口，將所述L根第一傳輸線的第二端耦合到第二端口；以及(f)將所述M根第二傳輸線的第一端耦合到第三端口，將所述M根第二傳輸線的第二端耦合到第四端口。33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中提供第一傳輸線層的步驟還包括提供粘結(jié)到第一電介質(zhì)材料的導(dǎo)電片；在所述導(dǎo)電片上設(shè)置符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的圖案；并且蝕刻所述導(dǎo)電片來去除多余的導(dǎo)電材料。34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中在所述導(dǎo)電片上設(shè)置符合所述預(yù)定幾何構(gòu)造的圖案的步驟是用至少一種光刻技術(shù)來執(zhí)行的。35.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述粘結(jié)步驟是通過對(duì)第一傳輸線層和第二傳輸線層施加熱和/或壓力來執(zhí)行的。36.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述導(dǎo)電片包括金屬材料。37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述金屬材料是銅材料。38.如權(quán)利要求32所述的方法，其中第一電介質(zhì)材料和/或第二電介質(zhì)材料選自包括以下材料的材料組聚合物材料、熱塑性材料、陶瓷材料、熱固性材料、特氟隆或可固化樹脂材料。39.如權(quán)利要求32所述的方法，其中L個(gè)傳輸線層和M個(gè)傳輸線層的交替層置于一對(duì)接地板之間。40.如權(quán)利要求32所述的方法，還包括提供具有預(yù)定尺寸規(guī)格的耦合器形狀因子，所述預(yù)定尺寸規(guī)格包括橫截面面積；選擇耦合常數(shù)；根據(jù)所述橫截面面積和所選耦合常數(shù)選擇所述預(yù)定幾何構(gòu)造和N的值，所述橫截面面積是N、所述預(yù)定幾何構(gòu)造和所選耦合常數(shù)的預(yù)定函數(shù)。41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述橫截面面積正比于AN=(s+w)[2h=(N-1)d+Ntm〗；以及其中s是相鄰導(dǎo)體之間的水平間隔，w是每個(gè)導(dǎo)體的水平寬度，h是與最外部傳輸線導(dǎo)體的垂直距離，d是第一傳輸線導(dǎo)體和第二傳輸線導(dǎo)體之間的垂直距離，t是每個(gè)第一傳輸線導(dǎo)體和每個(gè)第二傳輸線導(dǎo)體的垂直高度，m是水平方向上導(dǎo)電材料和電介質(zhì)材料之比。42.如權(quán)利要求32所述的方法，其中第一傳輸線和/或第二傳輸線的長(zhǎng)度基本上等于入/4。全文摘要本發(fā)明提供一種耦合器結(jié)構(gòu)，它包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。L個(gè)第一傳輸線層置于第一端口和第二端口之間的第一電解質(zhì)材料上，每個(gè)都符合預(yù)定幾何構(gòu)造，其中L是整數(shù)。M個(gè)第二傳輸線層置于第三端口和第四端口之間的第二電解質(zhì)材料上，與L個(gè)第一傳輸線層交替，在這個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)形成總共N個(gè)傳輸線層。M和N是整數(shù)，并且N大于或等于三。每個(gè)第二傳輸線層包括基本上符合預(yù)定幾何構(gòu)造的第二傳輸線，在該結(jié)構(gòu)中相對(duì)于對(duì)應(yīng)的第一傳輸線置于預(yù)定位置。文檔編號(hào)H01P1/00GK101305494SQ200680041422公開日2008年11月12日申請(qǐng)日期2006年9月8日優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日發(fā)明者N·H·柯克比申請(qǐng)人:安倫公司