專利名稱：C波段多倍頻程微型定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信和雷達(dá)領(lǐng)域，尤其涉及用于通信和雷達(dá)領(lǐng)域的C波段多倍頻程微型定向耦合器。
背景技術(shù)：
微波定向耦合器用于射頻、微波系統(tǒng)中，用于進(jìn)行信號(hào)功率分配合成、功率取樣與檢測(cè)、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(shí)質(zhì)上是在特定的頻率范圍內(nèi)將輸入信號(hào)分成功率成特定比例的兩個(gè)輸出信號(hào)的四端口網(wǎng)絡(luò)，同樣，反過(guò)來(lái)使用就有功率合成的效果。常規(guī)的設(shè)計(jì)方法和工藝實(shí)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(diǎn)。C波段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(shù)指標(biāo)有工作頻率范圍、輸入/輸出電壓駐波比、插入損耗、隔離度、幅度平衡和相位平衡特性、溫度穩(wěn)定性、體積、重量、可靠性等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供體積小、重量輕、可靠性高、電性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成品率高、批量一致性好、造價(jià)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C波段多倍頻程三分貝微型定向耦合器。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種C波段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(duì)稱帶狀線、耦合帶狀線、第四不對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)第一不對(duì)稱帶狀線接耦合帶狀線上層的一端，三個(gè)耦合帶狀線之間通過(guò)兩個(gè)過(guò)渡帶連接，耦合帶狀線上層的另一端通過(guò)第四不對(duì)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(guò)第二不對(duì)稱帶狀線接耦合帶狀線下層的一端，耦合帶狀線下層的另一端通過(guò)第三不對(duì)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C波段多倍頻程微型定向耦合器，包括四個(gè)表面安裝的50歐姆輸入、輸出接口 ；不對(duì)稱帶狀線，立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線，接地板；上述結(jié)構(gòu)均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明C波段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(gòu)簡(jiǎn)單、成品率高、批量生產(chǎn)電性能指標(biāo)一致性好、成本低及安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于相應(yīng)頻段的通信和雷達(dá)及無(wú)線系統(tǒng)中。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用表面安裝的50歐姆輸入、輸出接口、不對(duì)稱帶狀線、立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線且利用接地板直接作為外封裝一系列技術(shù)措施，并采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)，使其具有下列顯著優(yōu)點(diǎn)(1)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；(7)電性能一致性好，可實(shí)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(dòng)貼片機(jī)安裝和焊接。


圖1是本發(fā)明C波段多倍頻程微型定向耦合器的電原理圖。圖2是本發(fā)明C波段多倍頻程微型定向耦合器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明C波段多倍頻程微型定向耦合器的耦合帶狀線結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明C波段多倍頻程微型定向耦合器的不對(duì)稱帶狀線結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明C波段多倍頻程微型定向耦合器實(shí)施例的主要性能測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明C波段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、第一輸出端口 P1、第一不對(duì)稱帶狀線TL1、第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CLl、第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL2、第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL3、第四不對(duì)稱帶狀線TL4、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入輸出端口四P4，第二不對(duì)稱帶狀線 TL2、第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、輸出端口 P2、第三不對(duì)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 ；第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、 第一輸出端口 Pl通過(guò)第一不對(duì)稱帶狀線TLl接第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CLl上層的一端，第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CLl的兩端通過(guò)一個(gè)過(guò)渡帶連接第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL2的兩端，第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL2的兩端通過(guò)一個(gè)過(guò)渡帶連接第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL3的兩端，第三耦合帶狀線CL3上層的另一端通過(guò)第三不對(duì)稱帶狀線TL3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歐姆阻抗第二輸出端口 P2通過(guò)第二不對(duì)稱帶狀線TL2接第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CLl下層的一端，第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL3下層的另一端通過(guò)第三不對(duì)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。本發(fā)明C波段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、第一輸出端口 P1、第一不對(duì)稱帶狀線TL1、第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CLl、第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL2、第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL3、第四不對(duì)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(duì)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(duì)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以及立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層工藝技術(shù)實(shí)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(gòu)耦合帶狀線實(shí)現(xiàn)，有效的減小了尺寸和重量。本發(fā)明C波段多倍頻程微型定向耦合器，其工作原理簡(jiǎn)述如下端口定義當(dāng)微波信號(hào)從第一 50歐姆阻抗輸入、第一輸出端口 Pl輸入時(shí)，則Pl定義為信號(hào)輸入端，此時(shí)，對(duì)應(yīng)的第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出端口 P4為定義為信號(hào)直通輸出端，對(duì)應(yīng)的第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出端口 P2定義為信號(hào)耦合輸出端，對(duì)應(yīng)的第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端口 P3定義為信號(hào)隔離輸出端；同理，也可定義第二 50歐姆阻抗輸入、第二輸出端口 P2輸入時(shí)，則P2定義為信號(hào)輸入端，此時(shí)，對(duì)應(yīng)的第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出端口 P3為定義為信號(hào)直通輸出端，對(duì)應(yīng)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(hào)耦合輸出端，對(duì)應(yīng)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(hào)隔離輸出端；以此類推，當(dāng)P3為信號(hào)輸入端時(shí)， P2為直通輸出端，P4為耦合輸出端，Pl為隔離輸出端；當(dāng)P4為信號(hào)輸入端時(shí)，Pl為直通輸出端，P3為耦合輸出端，P2為隔離輸出端；現(xiàn)以Pl為信號(hào)輸入端為例描述其工作原理輸入的寬頻帶微波信號(hào)經(jīng)第一 50歐姆阻抗第一輸出端口 Pl通過(guò)第一不對(duì)稱帶狀線TLl到達(dá)立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL上層，在這里能量進(jìn)行耦合，信號(hào)一部分通過(guò)第四不對(duì)稱帶狀線TL4到達(dá)直通輸出端口第四50歐姆阻抗第四輸出端口 P4輸出，一部分耦合到立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL的下層，立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL的下層通過(guò)第三不對(duì)稱帶狀線TL3 傳輸?shù)降谌?0歐姆阻抗第三輸出端口 P3，立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線CL的下層另一端通過(guò)第二不對(duì)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(hào)耦合到下層，信號(hào)在50歐姆阻抗輸出端口二P2同相相加，形成耦合輸出端，信號(hào)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(hào)相位相差90度。本發(fā)明C波段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(shí)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(gòu)采用三維立體耦合帶狀線結(jié)構(gòu)以及外表面金屬屏蔽實(shí)現(xiàn)接地和封裝，從而使體積和重量大幅度減小。本發(fā)明C波段多倍頻程微型定向耦合器實(shí)施例的主要性能測(cè)試結(jié)果參見(jiàn)圖5，由圖可以看出在3000-7000MHz頻率范圍內(nèi)，Sll典型值為-20. 9dB，S21典型值為-2. 69dB， S31典型值為:-22. 28dB, S41典型值為:_2· 34dB,駐波的典型值為1. 22，S21和S31的相位差典型值為88. 5度，正交性非常好。工作頻率帶寬達(dá)到三倍頻程的超寬帶范圍。工作中心頻率波長(zhǎng)約為60毫米，而元件尺寸僅為12. OmmX 4. OlmmX 1. 58mm，在該頻段同類產(chǎn)品中尺寸非常小，為相應(yīng)無(wú)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(quán)利要求
1.一種C波段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(duì)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(duì)稱帶狀線(TL4)，第二不對(duì)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(duì)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(gòu)耦合帶狀線(CL1)、第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL2)和第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL3)；第一表面安裝的 50歐姆阻抗輸入、第一輸出端口(Pl)通過(guò)第一不對(duì)稱帶狀線(TLl)接第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CLl)上層的一端，第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CLl)的兩端通過(guò)一個(gè)過(guò)渡帶連接第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL2)的兩端，第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL2)的兩端通過(guò)一個(gè)過(guò)渡帶連接第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL3)的兩端，第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL3)上層的一端通過(guò)第四不對(duì)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(guò)第二不對(duì)稱帶狀線(TL2)接第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CLl)下層的一端，第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL3)下層的另一端通過(guò)第三不對(duì)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(quán)利要求1所述的C波段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(duì)稱帶狀線(TL1)、第一立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL1)、第二立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL2)、第三立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線 (CL3)、第四不對(duì)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(duì)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(duì)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)、接地端(Ground)以及立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線(CL)均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C波段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(gòu)耦合帶狀線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種C波段多倍頻程微型定向耦合器，包括四個(gè)表面安裝的50歐姆輸入、輸出端口；不對(duì)稱帶狀線，立體折疊結(jié)構(gòu)耦合帶狀線，接地板；上述結(jié)構(gòu)均采用多層高頻低損耗介質(zhì)疊層工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明C波段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(gòu)簡(jiǎn)單、成品率高、批量生產(chǎn)電性能指標(biāo)一致性好、成本低及安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于相應(yīng)頻段的通信和雷達(dá)及無(wú)線系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H01P5/18GK102509841SQ20111033173
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者馮媛, 孫宏途, 尹洪浩, 左同生, 戚湧, 戴永勝, 李平, 漢敏, 謝秋月, 韓群飛 申請(qǐng)人:無(wú)錫南理工科技發(fā)展有限公司