[发明专利]小型分支线耦合器

说明书

技术领域

本发明用于3G通信中功率分配和耦合，特别是一种小型分支线耦合器。

背景技术

在微波系统中，分支线耦合器是一种应用广泛的微波器件，例如在矢量网络分析仪、功率合成及微波接收机中的混频器等都要应用定向藕合器。传输线耦合器有很多形式，主要有分支线耦合器和耦合线耦合器两大类，对于分支线耦合器这类器件的基本原理与设计技术的大量文献已相继出现，例如：《超宽带微波直接定向耦合器设计》[广东通信技术，2008.03，作者高帆]、《超宽带定向耦合器的设计》[2003年无线电工程第33卷第12期，作者张爽、王家礼]等，目前随着移动通信技术的迅猛发展，已经对通信技术提出了小型化的要求，已涌现了从立体到平面、从低频到高频的大量研究成果。并且这些成果已广泛应用于微波工程技术领域。微带分支线耦合器因其结构紧凑、性能稳定、成本低等特点而在微波技术领域有着及其广泛的应用。目前随着移动通信技术的迅猛发展，已经对通信技术提出了小型化要求。传统的分支线耦合器(微波工程，David M.pozar，P.287-290)结构由下到上分别是接地板、介质基片、和金属导带。首先通过计算得到分支线耦合器各段金属导带的阻抗，然后用工具软件ADS算出金属导带长度和宽度，然后进行加工即可得到传统的分支线耦合器。但传统常用的分支线耦合器由于所占面积大不适合用于集成电路中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于3G通信接收机中混频器前端的分支线耦合器，使其工作在1920MHz-2170MHz频段上，从而满足3G通信中的需要。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种小型分支线耦合器，包括第一、第二金属导带、四个端口和接地板，在介质层中打上由上下和左右两组金属柱构成人工介质层，在接地板上叠加人工介质层，在人工介质层上叠加隔离层，在金属柱对应的隔离层上方位置设置由第一、第二金属导带构成的矩形电路。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)采用了人工介质层和隔离层代替了传统分支线耦合器中的普通介质基片，有效减小了电路的尺寸实现电路的小型化，更好的应用到移动通信中。(2)带宽覆盖1920MHz-2170MHz，满足3G通信带宽的需要。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明小型分支线耦合器的原理结构框图。

图2是本发明小型分支线耦合器的俯视图。

图3是本发明小型分支线耦合器的主视图。

图4是本发明小型分支线耦合器的左视图。

图5是本发明小型分支线耦合器的仿真结果图。

具体实施方式

本发明小型分支线耦合器，包括第一、第二金属导带1、2，四个端口3和接地板8，在介质层中打上由上下和左右两组金属柱4、5构成人工介质层7，在接地板8上叠加人工介质层7，在人工介质层7上叠加隔离层6，在金属柱4、5对应的隔离层6上方位置设置由第一、第二金属导带1、2构成的矩形电路。其中，人工介质层7中的金属柱4、5上下和左右可以分别对称。隔离层6和人工介质层7的相对介电常数为ε_r为1--4。

本发明小型分支线耦合器的结构是由传统分支线耦合器改进而来。将传统分支线耦合器介质基片换成人工介质基片和隔离层(隔离层在上)，如图1。人工介质基片是通过在在金属导带下面部位打上金属柱，这种结构可以提高金属导带的分布电容C，相当于提高了有效介电常数ε_eff，而分布电感L基本保持不变，介质的有效磁导率μ_eff基本保持不变。金属导带的特性阻抗这样就可以在金属导带的宽度保持不变通过改变金属导带下的金属柱的大小和排列而改变金属导带的特性阻抗，同样若保持金属导带阻抗不变就可以通过在金属导带下打金属柱来减小金属导带的宽度。此外介质的有效折射率其中ξ_eff是介质的有效介电常数，μ_eff是介质的有效磁导率，所以介质的有效折射率就提高了。导波波长等于真空中波长除以有效折射率，从而减小了导波波长，这样就可以实现电路的小型化。