[发明专利]一种超宽带小型化折叠式三层耦合器

说明书

本发明公开了一种超宽带小型化折叠式三层耦合器，所述耦合器包括顶层、中间层和底层，且所述中间层设置在所述顶层和底层之间，用于隔离所述顶层和所述底层；其中，所述中间层通过微带线连接所述顶层和底层，且在所述中间层上开设有用于过渡连接所述顶层和所述底层的缺陷结构；所述顶层和所述底层均由传输线构成，且所述顶层和底层的所述传输线均由相同数量边长为四分之一所述耦合器中心频率波长的矩形构成，所述顶层上的矩形传输线和底层上的矩形传输线通过垂直过孔穿过缺陷结构连接在一起，垂直过孔的形状和大小与缺陷结构适配设置；本发明的耦合器在增加宽度的同时减少了耦合器整体的尺寸，且制造成本低，具有良好的推广应用前景。

技术领域

本发明属于电子器件领域，具体涉及一种超宽带小型化折叠式三层耦合器。

背景技术

等功分耦合器或分支线耦合器是微波电路的基本元件，应用于平衡放大器，平衡混频器，移相器和阵列天线的波束型网络。传统的等功分单节耦合器有15％的相对带宽，功率平衡度在0.5dB以内。使用耦合线和多节结构可以增加带宽。然而，使用耦合线的耦合器很难在微波单片集成电路(MMIC)上实现，并且多节耦合器由于其平面结构而占据较大尺寸。但是，使用耦合线的混合电路在集成电路上实现的成本比较高，不易于推广；而现有的多节耦合器，由于其多节结构占用了较大的空间，很多器件上无法适用，故也难以广泛运用。

发明内容

本发明目的是针对上述所提现有的多节耦合器制造成本高，以及体积较大的问题，提出一种超宽带小型化折叠式三层耦合器，该耦合器能够增加带宽，并有效减小耦合器的整体尺寸，具体技术方案如下：

一种超宽带小型化折叠式三层耦合器，所述耦合器包括顶层、中间层和底层，且所述中间层设置在所述顶层和底层之间，用于隔离所述顶层和所述底层；其中，所述中间层通过微带线连接所述顶层和底层，且在所述中间层上开设有用于过渡连接所述顶层和所述底层的缺陷结构；所述顶层和所述底层均由传输线构成，且所述顶层和底层的所述传输线均由相同数量边长为四分之一所述耦合器中心频率波长的矩形构成，所述顶层上的所述矩形传输线和所述底层上的所述矩形传输线通过垂直过孔穿过缺陷结构连接在一起，所述垂直过孔的形状和大小与所述缺陷结构适配设置。

进一步的，所述中间层由所述垂直过孔和缺陷结构构成，且所述垂直过孔穿过所述缺陷结构设置。

进一步的，所述耦合器的整体尺寸大小为21mm×14mm。

进一步的，所述耦合器的工作频率为3.1GHz～10.6GHz。

本发明的超宽带小型化折叠式三层耦合器，通过将耦合器折叠式设计，分成顶层、中间层和底层三部分，将中间层设置在顶层和底层之间，并且在顶层和底层中均由矩形传输线构成，通过在中间层开设缺陷结构通过垂直过孔来连接底层和顶层的矩形传输线；同时，中间层属性为地，起到顶层与底层间的隔离作用，因此顶层与底层之间没有耦合效应；与现有技术相比，本发明将耦合器折叠设计可有效减小耦合器的整体尺寸，同时，增加了耦合器的有效带宽，实现了耦合器的超带宽特性，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例中所述超宽带小型化折叠式三层耦合器的结构图示意；

图2为传统的二维平面多节耦合器拓扑图示意；

图3为本发明实施例中所述超宽带小型化折叠式三层耦合器的拓扑图示意；

图4为本发明实施例中所述超宽带小型化折叠式三层耦合器顶层的传输线结构图示意；

图5、图6和图7为传统的二维平面多节耦合器与本发明的多节折叠式超带宽小型化折叠式耦合器的S参数图结果对比示意；

图8为本发明实施例中所述超宽带小型化折叠式三层耦合器的直通端和耦合端的相位差图示意。

具体实施方式