專利名稱：一種微帶線定向耦合器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種射頻耦合器，尤其涉及一種微帶線定向耦合器。
背景技術：
在微波射頻領域，不論是手機終端，還是基站，包括功率放大器本身以及其它的微波傳輸系統(tǒng)中，耦合器都是一個重要的器件，在功率檢測和功率控制方面起到至關重要的作用。圖1給出了一個典型的功率檢測實例的示意圖，圖中耦合器把功率放大器的輸出功率部分耦合到功率檢測電路PDET(Phase Detector), PDET電路檢測到實際輸出功率，
并將實際輸出功率與目標輸出功率進行比較，產生差值信號對功率放大器進行增益控制，從而讓實際輸出功率接近目標功率。這是采用CDMA(碼分多址，Code divisionmultipleaccess)多址方式的系統(tǒng)必不可少的電路，用以實現(xiàn)功率控制；另外，功率放大器本身為了實現(xiàn)較高的效率或者較好的線性度，也必須集成耦合器進行輸出控制。 現(xiàn)在微波射頻領域有多種耦合器。 一部分采用傳統(tǒng)微帶耦合線的方式，由于奇偶模相速的不等，這種方式的耦合器隔離度不高，方向性不好，應用中就造成能量的浪費和散熱問題。 有的技術采用三角鋸齒耦合方式，同時在耦合線上加載介質，目標是減小奇偶模
相速間的差異，以改善方向性和隔離度，不過卻提高了加工的復雜性，同時引入了更多的插
入損耗；同時這種結構的耦合器方向性雖然得到改善，但有時仍不能滿足要求。 另外，還有采用在耦合器兩端加載集總元件來提高方向性的技術，這在理論上是
很好的改進，不過集總元件也使制造難度增加，成本增加，同時集總元件有寄生效應，設計
起來很困難，總體效率低下。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種微帶線定向耦合器，用于現(xiàn)有微帶先耦合器方向性低隔離度差的問題，實現(xiàn)高方向性高隔離度的耦合。 為了解決上述問題，本實用新型提出了一種微帶線定向耦合器，包括耦合線層、介
質層、接地層；在耦合線層，在耦合線之間串接增加N個微帶耦合支節(jié)，所述微帶耦合支節(jié)
交叉分布，在耦合線層的直通端口增加一個微帶開路支節(jié)。 進一步地，所述微帶耦合支節(jié)N的取值為2到16間的正整數(shù)。 進一步地，所述微帶耦合支節(jié)是矩形微帶耦合支節(jié)、或是L形微帶耦合支節(jié)。 進一步地，所述微帶耦合支節(jié)相對于耦合線層中心線是反對稱分布的。 進一步地，所述微帶開路支節(jié)是一 L形微帶開路支節(jié)，其長度為二次諧波的1/4波長。 進一步地，所述微帶開路支節(jié)是由短路支節(jié)或者采用集總元件構造的諧振電路。[0013] 本實用新型的微帶線耦合器，具有結構簡單、易于生產、設計周期短的特點，同時還具有抑制二次諧波的功能。該實用新型適用于移動終端、基站及其它微波傳輸系統(tǒng)，改善ACLR和EMC指標。上述優(yōu)點具體闡述如下 由于本實用新型的耦合器具有較高的方向性和隔離度，同時具有更低的插入損
耗，保證了隔離端口能量的低消耗，這會減小射頻應用系統(tǒng)中的熱耗；同時由于更多的能量
直通到雙工器進而由天線發(fā)射出去，高功率下系統(tǒng)的ACLR指標得到改善。 同時，本實用新型的耦合器通過對二次諧波進行抑制，大大減少了EMC測試失敗
的情況，抑制二次諧波功能的引入為無線系統(tǒng)設計帶來更多的方便，隨著無線通信技術的
不斷進步，人們對EMC會越來越重視，本實用新型具有較好的應用前景。

圖1是典型的帶有耦合器的功率檢測電路的結構框圖； 圖2是本實用新型的帶有4個矩形耦合支節(jié)的耦合器立體結構圖； 圖3是圖2所示耦合器的俯視圖； 圖4是本實用新型的帶有6個矩形耦合支節(jié)的耦合器的俯視圖； 圖5是本實用新型的帶有4個L形耦合支節(jié)的耦合器的俯視圖； 圖6是耦合微帶線的偶模場分布及對應等效電容網絡示意圖； 圖7是耦合微帶線的奇模場分布及對應等效電容網絡示意圖。
具體實施方式為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，
以下結合附圖對本實用新型作進一步地詳細說明。 本實用新型在傳統(tǒng)微帶線耦合器基礎上，引入了若干矩形或L形微帶耦合支節(jié)來補償奇偶模相速的差異，通過引入L形開路支節(jié)首次把抑制二次諧波功能集成到了耦合器內部。本實用新型的耦合器，在保證高方向性和高隔離度的前提下，可以提高設計效率，降低加工成本，同時該耦合器結構允許更大的耦合度范圍。 如圖2所示，給出了本實用新型的一個帶有4個矩形微帶耦合支節(jié)的耦合器立體結構圖。該耦合器具有類似于傳統(tǒng)微帶線的三層結構，即上層耦合線層、介質層、接地GND層。本實用新型的改進之處主要在于對上層耦合線的布局結構進行了改進。在改進上層耦合線之后，由于耦合器整體性能獲得改進，相應地，微帶線介質的選材及尺寸可以進行相應調整，例如可以從成本、工藝復雜度、EMC性能等角度考慮調整等等。耦合支節(jié)的長度、寬度也可根據(jù)設計要求進行調節(jié)。 如圖3所示，顯示了圖2所示耦合器的俯視圖，該耦合器在傳統(tǒng)耦合線上增加4個矩形微帶耦合支節(jié)(增加的耦合支節(jié)的數(shù)目可為2到16之間，這里以4個為例)和一個L形微帶開路支節(jié)，各端口對與50歐姆阻抗匹配。其中，矩形微帶耦合支節(jié)相對于中心線是反對稱分布的；L形微帶開路支節(jié)位于直通端口處。 在中間增加的所述矩形微帶耦合支節(jié)，用于實現(xiàn)高方向性。它們起到的具體作用如下 (1)增加奇模的實際傳輸長度 微帶線定向耦合器實現(xiàn)高方向性的難度在于奇偶模相速的不等，如圖6所示的耦合微帶線的偶模場分布圖以及圖7所示的耦合微帶線的奇模場分布圖，可知由于場分布的
4不同，使得奇模相速大于偶模相速。在奇模的實際傳輸長度增加以后，可在一定程度上降低奇模相速。同時，相對于傳統(tǒng)結構，在中心頻率相同時，本實用新型在長度上就會更短。[0030] (2)這些所述矩形微帶耦合支節(jié)是交叉分布的，起到一個交指電容的作用，參見圖6所示的耦合微帶線的對應等效電容網絡以及圖7所示的耦合微帶線的對應等效電容網絡，這些所述矩形微帶耦合支節(jié)串接在耦合線之間，相當于和C12并聯(lián)了一個電容，增加了奇模等效對地電容，降低其相速。 (3)在耦合度相同時，引入這些矩形微帶耦合支節(jié)實際上適度加大了耦合線之間的距離，這就讓加工更方便，同時也擴大了耦合度區(qū)間，因為傳統(tǒng)結構往往導致耦合線間距過小，加工誤差影響較大的情況，所以從指標參數(shù)上來講，本實用新型具有更寬的應用范圍。 在耦合器直通端口增加的一個L形開路支節(jié)，其長度為二次諧波的1/4波長，可以抑制二次諧波。根據(jù)微帶線支節(jié)變換理論，1/4波長開路線相當于短路，二次諧波分量被短接。 以上所述僅以矩形微帶耦合支節(jié)為例進行說明的，本實用新型還可有其它實施例。 例如，可以改變耦合支節(jié)數(shù)目，圖4顯示了帶有6個耦合支節(jié)的耦合器的俯視圖，該實施例中可以設置矩形微帶耦合支節(jié)的數(shù)目為6個。 例如，可以改變耦合支節(jié)形狀，圖5顯示了帶有4個L形耦合支節(jié)的耦合器的俯視圖，該實施例中，將矩形耦合支節(jié)改變?yōu)長形耦合支節(jié)。 例如，采用其它的抑制二次諧波的方法，如應用短路支節(jié)或者采用集總元件(電容和電感)構造諧振電路等。 本實用新型的微帶線耦合器，具有結構簡單、易于生產、設計周期短的特點，同時還具有抑制二次諧波的功能。該實用新型適用于移動終端、基站及其它微波傳輸系統(tǒng)，改善ACLR和EMC指標。上述優(yōu)點具體闡述如下 由于本實用新型的耦合器具有較高的方向性和隔離度，同時具有更低的插入損
耗，保證了隔離端口能量的低消耗，這會減小射頻應用系統(tǒng)中的熱耗；同時由于更多的能量
直通到雙工器進而由天線發(fā)射出去，對功率放大器的功率就可以減小，這對于線性功率放
大器來說是十分寶貴的一點，因為這意味著高功率下系統(tǒng)的ACLR指標得到改善。 同時，本實用新型的耦合器通過對二次諧波進行抑制，大大減少了EMC測試失敗
的情況，這在射頻測試中是經常出現(xiàn)的，往往需要復雜的匹配調節(jié)來改善，一般還會造成其
它指標的惡化。所以抑制二次諧波功能的引入為無線系統(tǒng)設計帶來更多的方便，隨著無線
通信技術的不斷進步，人們對EMC會越來越重視，本實用新型具有較好的應用前景。 以上所述僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域
的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，
所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的權利要求范圍之內。
權利要求一種微帶線定向耦合器，包括耦合線層、介質層、接地層，其特征在于在耦合線層上的耦合線之間串接增加N個微帶耦合支節(jié)，所述微帶耦合支節(jié)交叉分布，在耦合線層的直通端口增加一個微帶開路支節(jié)。
2. 如權利要求1所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶耦合支節(jié)N的取值為2到16間的正整數(shù)。
3. 如權利要求1所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶耦合支節(jié)是矩形微帶耦合支節(jié)、或是L形微帶耦合支節(jié)。
4. 如權利要求1所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶耦合支節(jié)相對于耦合線層中心線是反對稱分布的。
5. 如權利要求1所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶開路支節(jié)是一L形微帶開路支節(jié)，其長度為二次諧波的1/4波長。
6. 如權利要求5所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶耦合支節(jié)是矩形微帶耦合支節(jié)、或是L形微帶耦合支節(jié)。
7. 如權利要求5或6所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶耦合支節(jié)相對于耦合線層中心線是反對稱分布的。
8. 如權利要求1所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶開路支節(jié)是由短路支節(jié)或者采用集總元件構造的諧振電路。
9. 如權利要求8所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶耦合支節(jié)是矩形微帶耦合支節(jié)、或是L形微帶耦合支節(jié)。
10. 如權利要求8或9所述的微帶線定向耦合器，其特征在于，所述微帶耦合支節(jié)相對于耦合線層中心線是反對稱分布的。
專利摘要本實用新型公開了一種微帶線定向耦合器，包括耦合線層、介質層、接地層；在耦合線層，在耦合線之間串接增加N個微帶耦合支節(jié)，所述微帶耦合支節(jié)交叉分布，在耦合線層的直通端口增加一個微帶開路支節(jié)。所述微帶耦合支節(jié)是矩形微帶耦合支節(jié)、或是L形微帶耦合支節(jié)。所述微帶開路支節(jié)是長度為二次諧波的1/4波長的一L形微帶開路支節(jié)。本實用新型的微帶線耦合器，具有結構簡單、易于生產、設計周期短的特點，同時還具有抑制二次諧波的功能，適用于移動終端、基站及其它微波傳輸系統(tǒng)，改善ACLR和EMC指標。
文檔編號H01P5/18GK201478429SQ20092016574
公開日2010年5月19日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權日2009年7月22日
發(fā)明者侯志強, 崔巧云, 武超, 毛文輝 申請人:中興通訊股份有限公司