C波段多倍頻程微型定向耦合器的製作方法
2023-05-10 15:45:21 2
專利名稱：C波段多倍頻程微型定向耦合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信和雷達領域，尤其涉及用於通信和雷達領域的C波段多倍頻程微型定向耦合器。
背景技術：
微波定向耦合器用於射頻、微波系統中，用於進行信號功率分配合成、功率取樣與檢測、平衡式放大器、模擬和數字移相器、模擬和數字衰減器等。典型的微波定向耦合器實質上是在特定的頻率範圍內將輸入信號分成功率成特定比例的兩個輸出信號的四埠網絡，同樣，反過來使用就有功率合成的效果。常規的設計方法和工藝實現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等缺點。C波段多倍頻程微型定向耦合器是微波系統中重要的電子部件，描述這種部件性能的主要技術指標有工作頻率範圍、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、溫度穩定性、體積、重量、可靠性等。
發明內容
本發明的目的在於提供體積小、重量輕、可靠性高、電性能優異、結構簡單、成品率高、批量一致性好、造價低、溫度性能穩定高、工作頻率範圍寬、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。實現本發明目的的技術方案是一種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、第一輸出埠、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、第四輸出埠，第二不對稱帶狀線、 第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出埠、第三不對稱帶狀線、第三表面安裝的50 歐姆阻抗輸入、第三輸出埠和接地端，第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸入埠通過第一不對稱帶狀線接耦合帶狀線上層的一端，三個耦合帶狀線之間通過兩個過渡帶連接，耦合帶狀線上層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、 第四埠，第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出埠通過第二不對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、第三輸出埠。本發明涉及一種C波段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，立體摺疊結構耦合帶狀線，接地板；上述結構均採用多層高頻低損耗介質疊層工藝技術實現，本發明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、電性能優異、直通和耦合埠寬頻帶相位正交性好，直通和耦合埠幅度偏差小，溫度穩定性好、散熱性能好、結構簡單、成品率高、批量生產電性能指標一致性好、成本低及安裝使用方便等優點，可廣泛用於相應頻段的通信和雷達及無線系統中。本發明與現有技術相比，由於採用表面安裝的50歐姆輸入、輸出接口、不對稱帶狀線、立體摺疊結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，並採用多層高頻低損耗介質疊層工藝技術實現其結構，使其具有下列顯著優點(1)工作帶寬寬(2)可靠性高；(3)電性能優異；(4)散熱性能好(5)電性能溫度穩定性高；(6)電路實現結構簡單；(7)電性能一致性好，可實現大批量生產；(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1是本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器的電原理圖。圖2是本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器的外形及內部結構示意圖。圖3是本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器的耦合帶狀線結構示意圖。圖4是本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器的不對稱帶狀線結構示意圖。圖5是本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器實施例的主要性能測試結果。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。結合圖1、圖2、圖3、圖4，本發明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、第一輸出埠 P1、第一不對稱帶狀線TL1、第一立體摺疊結構耦合帶狀線CLl、第二立體摺疊結構耦合帶狀線CL2、第三立體摺疊結構耦合帶狀線CL3、第四不對稱帶狀線TL4、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入輸出埠四P4，第二不對稱帶狀線 TL2、第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、輸出埠 P2、第三不對稱帶狀線TL3、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出埠 P3和接地端Ground ；第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、 第一輸出埠 Pl通過第一不對稱帶狀線TLl接第一立體摺疊結構耦合帶狀線CLl上層的一端，第一立體摺疊結構耦合帶狀線CLl的兩端通過一個過渡帶連接第二立體摺疊結構耦合帶狀線CL2的兩端，第二立體摺疊結構耦合帶狀線CL2的兩端通過一個過渡帶連接第三立體摺疊結構耦合帶狀線CL3的兩端，第三耦合帶狀線CL3上層的另一端通過第三不對稱帶狀線TL3接第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出埠 P4，第二表面安裝的50歐姆阻抗第二輸出埠 P2通過第二不對稱帶狀線TL2接第一立體摺疊結構耦合帶狀線CLl下層的一端，第三立體摺疊結構耦合帶狀線CL3下層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、第三輸出埠 P3。本發明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、第一輸出埠 P1、第一不對稱帶狀線TL1、第一立體摺疊結構耦合帶狀線CLl、第二立體摺疊結構耦合帶狀線CL2、第三立體摺疊結構耦合帶狀線CL3、第四不對稱帶狀線TL4、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出埠 P4、第二不對稱帶狀線TL2、第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出埠 P2、第三不對稱帶狀線TL3、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、 第三輸出埠 P3和接地端Ground以及立體摺疊結構耦合帶狀線CL均採用多層高頻低損耗介質疊層工藝技術實現，其中耦合線部分採用多層高頻低損耗介質疊層的三維立體摺疊結構耦合帶狀線實現，有效的減小了尺寸和重量。本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器，其工作原理簡述如下埠定義當微波信號從第一 50歐姆阻抗輸入、第一輸出埠 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、第四輸出埠 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、第二輸出埠 P2定義為信號耦合輸出端，對應的第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出埠 P3定義為信號隔離輸出端；同理，也可定義第二 50歐姆阻抗輸入、第二輸出埠 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、第三輸出埠 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、第一輸出埠 Pl定義為信號耦合輸出端，對應的第四表面安裝的50 歐姆阻抗輸入、第四輸出埠 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為耦合輸出端，P2為隔離輸出端；現以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第一 50歐姆阻抗第一輸出埠 Pl通過第一不對稱帶狀線TLl到達立體摺疊結構耦合帶狀線CL上層，在這裡能量進行耦合，信號一部分通過第四不對稱帶狀線TL4到達直通輸出埠第四50歐姆阻抗第四輸出埠 P4輸出，一部分耦合到立體摺疊結構耦合帶狀線CL的下層，立體摺疊結構耦合帶狀線CL的下層通過第三不對稱帶狀線TL3 傳輸到第三50歐姆阻抗第三輸出埠 P3，立體摺疊結構耦合帶狀線CL的下層另一端通過第二不對稱帶狀線TL2傳輸到第二 50歐姆阻抗第二輸出埠 P2，其基本工作原理就是耦合帶狀線將上層的輸入信號耦合到下層，信號在50歐姆阻抗輸出埠二P2同相相加，形成耦合輸出端，信號在50歐姆阻抗輸出埠三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。本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器由於是採用多層低溫共燒陶瓷工藝實現， 是低溫共燒陶瓷材料和金屬圖形在大約900°C溫度下燒結而成，所以具有非常高的可靠性和溫度穩定性，由於結構採用三維立體耦合帶狀線結構以及外表面金屬屏蔽實現接地和封裝，從而使體積和重量大幅度減小。本發明C波段多倍頻程微型定向耦合器實施例的主要性能測試結果參見圖5，由圖可以看出在3000-7000MHz頻率範圍內，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。工作頻率帶寬達到三倍頻程的超寬帶範圍。工作中心頻率波長約為60毫米，而元件尺寸僅為12. OmmX 4. OlmmX 1. 58mm，在該頻段同類產品中尺寸非常小，為相應無線電子系統的小型化和有效減輕系統重量和提高系統可靠性發揮重要作用。
權利要求
1.一種C波段多倍頻程微型定向耦合器，其特徵在於包括第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出埠(P1)、第一不對稱帶狀線(TL1)、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、 第四輸出埠(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、第二輸出埠(P2)、第三不對稱帶狀線(TL3)、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出埠(P3)和接地端(Ground)、第一立體摺疊結構耦合帶狀線(CL1)、第二立體摺疊結構耦合帶狀線(CL2)和第三立體摺疊結構耦合帶狀線(CL3)；第一表面安裝的 50歐姆阻抗輸入、第一輸出埠(Pl)通過第一不對稱帶狀線(TLl)接第一立體摺疊結構耦合帶狀線(CLl)上層的一端，第一立體摺疊結構耦合帶狀線(CLl)的兩端通過一個過渡帶連接第二立體摺疊結構耦合帶狀線(CL2)的兩端，第二立體摺疊結構耦合帶狀線(CL2)的兩端通過一個過渡帶連接第三立體摺疊結構耦合帶狀線(CL3)的兩端，第三立體摺疊結構耦合帶狀線(CL3)上層的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、第四輸出埠(P4)，第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出埠(P2)通過第二不對稱帶狀線(TL2)接第一立體摺疊結構耦合帶狀線(CLl)下層的一端，第三立體摺疊結構耦合帶狀線(CL3)下層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、第三輸出埠(P3)。
2.根據權利要求1所述的C波段多倍頻程微型定向耦合器，其特徵在於第一表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第一輸出埠(P1)、第一不對稱帶狀線(TL1)、第一立體摺疊結構耦合帶狀線(CL1)、第二立體摺疊結構耦合帶狀線(CL2)、第三立體摺疊結構耦合帶狀線 (CL3)、第四不對稱帶狀線(TL4)、第四表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第四輸出埠(P4)、第二不對稱帶狀線(TL2)、第二表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第二輸出埠(P2)、第三不對稱帶狀線(TL3)、第三表面安裝的50歐姆阻抗輸入、第三輸出埠(P3)、接地端(Ground)以及立體摺疊結構耦合帶狀線(CL)均採用多層高頻低損耗介質疊層結構及工藝技術實現。
3.根據權利要求1所述的C波段多倍頻程微型定向耦合器，其特徵在於耦合線部分採用多層高頻低損耗介質疊層的三維立體摺疊結構耦合帶狀線結構實現。
全文摘要
本發明涉及一種C波段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、輸出埠；不對稱帶狀線，立體摺疊結構耦合帶狀線，接地板；上述結構均採用多層高頻低損耗介質疊層工藝技術實現，本發明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、電性能優異、直通和耦合埠寬頻帶相位正交性好，直通和耦合埠幅度偏差小，溫度穩定性好、散熱性能好、結構簡單、成品率高、批量生產電性能指標一致性好、成本低及安裝使用方便等優點，可廣泛用於相應頻段的通信和雷達及無線系統中。
文檔編號H01P5/18GK102509841SQ20111033173
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者馮媛, 孫宏途, 尹洪浩, 左同生, 戚湧, 戴永勝, 李平, 漢敏, 謝秋月, 韓群飛 申請人:無錫南理工科技發展有限公司