[发明专利]一种集总参数IPD宽带耦合器

权利要求书

1.一种集总参数IPD宽带耦合器，其特征在于，包括接地金属层、衬底、介质层和LC宽带耦合器；所述接地金属层位于衬底下表面且通过衬底中的金属通孔与LC宽带耦合器连接；所述介质层位于衬底上表面；所述LC宽带耦合器分布在三个金属层(M1、M2、M3)中，其中第一金属层(M1)设置在所述介质层的上表面上方，第二和第三金属层(M2、M3)集成在所述介质层中，第三金属层(M3)紧贴着衬底的上表面，第二金属层(M2)位于第三金属层(M3)的上表面上方且紧贴所述介质层的上表面；所述LC宽带耦合器包括8个平面螺旋电感、10个平行板电容和4个GSG端口；

所述8个平面螺旋电感按两行四列的矩阵方式排列，第一行为第一至第四平面螺旋电感(L1、L2、L3、L4)，第二行为第五至第八平面螺旋电感(L5、L6、L7、L8)；所述10个平行板电容分布在两行平面螺旋电感中间，其中第一和第八平行板电容(C1、C8)位于第一和第二列之间，第二和第九平行板电容(C2、C9)位于第二和第三列之间，第三和第十平行板电容(C3、C10)位于第三和第四列之间，第四至第七平行板电容(C4、C5、C6、C7)分别位于每一列中相邻两行平面螺旋电感的中点位置上；4个GSG端口对称分布在平面螺旋电感矩阵的最外侧列的两侧；

第一平行板电容(C1)的上极板分别与第一GSG端口、第一平面螺旋电感(L1)的一端和第四平行板电容(C4)的上极板连接；第一平行板电容(C1)的下极板分别与第二平面螺旋电感(L2)的一端、第二平行板电容(C2)的上极板和第五平行板电容(C5)的上极板连接；第二平行板电容(C2)的下极板分别与第三平面螺旋电感(L3)的一端、第三平行板电容(C3)的下极板、第六平行板电容(C6)的上极板连接；第三平行板电容(C3)的上极板分别与第四平面螺旋电感(L4)的一端、第七平行板电容(C7)的上极板和第二GSG端口连接；第八平行板电容(C8)的上极板分别与第五平面螺旋电感(L5)的一端、第四平行板电容(C4)的下极板和第四GSG端口连接；第八电容(C8)的下极板分别与第六平面螺旋电感(L6)的一端、第五平行板电容(C5)的下极板和第九平行板电容(C9)的上极板连接；第九电容(C9)的下极板分别与第七平面螺旋电感(L7)的一端、第六电容(C6)的下极板和第十电容(C10)的下极板连接；第十平行板电容(C10)的上极板分别与第八平面螺旋电感(L8)的一端、第七平行板电容(C7)的下极板和第三GSG端口连接；第一至第八平面螺旋电感(L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8)的另一端接地；

每一平面螺旋电感包括位于所述第一金属层(M1)中的平面螺旋电感本体、位于第二金属层(M2)中的互连线，以及位于第三金属层(M3)中的接地引脚；所述螺旋电感本体具有内端口和外端口，外端口为接地端且经由所述互连线与所述接地引脚连接，平面螺旋电感本体中每一圈电感背离外端口的一侧留下间隙用于所述内端口的引出，每一圈间隙处由横跨内端口引出线的对应电桥连接；

每一平行板电容的上极板和下极板分别分布在所述第一金属层(M1)和所述第三金属层(M3)，上极板和下极板间通过所述介质层隔开。

2.根据权利要求1所述的集总参数IPD宽带耦合器，其特征在于，所述衬底为砷化镓基板，所述介质层为SiNx基板，所述金属通孔为TGV镓通孔。

3.根据权利要求1所述的集总参数IPD宽带耦合器，其特征在于，每一GSG端口包括两个地端口和一个信号口；所述两个地端口和信号口在所述三个金属层(M1、M2、M3)中均有分布，地端口和信号口中位于第二金属层(M2)的部分用于连接位于第一金属层(M1)的部分和位于第三金属层(M3)的部分；两个地端口中位于所述第三金属层(M3)的部分通过衬底中的金属通孔与所述接地金属层连接。

4.根据权利要求1所述的集总参数IPD宽带耦合器，其特征在于，第一至第四GSG端口分别为所述集总参数IPD宽带耦合器的输入端、输出端、耦合端和隔离端。

5.根据权利要求1所述的集总参数IPD宽带耦合器，其特征在于，

第一、第四、第五和第八平面螺旋电感(L1、L4、L5、L8)具有相同的电感值；第二、第三、第六和第七平面螺旋电感(L2、L3、L6、L7)具有相同的电感值。

6.根据权利要求1所述的集总参数IPD宽带耦合器，其特征在于，第一、第三、第八和第十平行板电容(C1、C3、C8、C10)具有相同的电容值；第二和第九平行板电容(C2、C9)具有相同的电容值；第四和第七平行板电容(C4、C7)具有相同的电容值；第五和第六平行板电容(C5、C6)具有相同的电容值。