[发明专利]一种集总参数IPD宽带耦合器

说明书

本发明涉及一种集总参数IPD宽带耦合器，包括两层基板和一层集成LC宽带耦合器；所述的两层基板是第一层砷化镓介质基板和第二层SiNx介质基板；本发明利用集总参数等效电路的等效λ/4传输线，运用等效矩阵理论求得等效电路中的电感与电容值，充分利用工艺优势有效地减小尺寸；增加分支线数以达到增加带宽的目的；对于中心频率为4.7GHz的实物，其参数优于‑24dB；其参数优于‑40dB，耦合度差为正负0.5dB，尺寸为1mm*1.6mm,本发明具有集成度高、高性价比、小尺寸、低插入损耗、选频性能好、温度稳定性好等优点。

技术领域

本发明涉及一种IPD宽带耦合器，属于电子技术领域，尤其涉及一种集总参数IPD宽带耦合器。

背景技术

分支线耦合器，是一种90度或正交混合耦合器，被广泛应用于各个行业。分支线耦合器是无源器件，常用于单天线发射器系统和I/Q(信号分配器/合路器)。随着集成电路逐渐小型化，在中心频率和带宽符合要求的前提下，期望研制出尺寸尽可能小的耦合器。

然而，一方面，传统的分支线耦合器多为分布参数的分支线耦合器，其每条分支线，主线的长度受到了其中心频率的制约，且中心频率越低其尺寸大小越大。理论上，在介电常数为12.9的介质基板上，中心频率4.7GHZ的四分之一波长传输线的实际长度为17.73mm，那么此传统三分支线的耦合器的最小平面尺寸为 943.0587mm*mm，这样的尺寸会使整个集成电路的小型化受到限制。

另一方面，传统分布式的分支线耦合器在增大带宽时通常采用增加分支线的数目来实现。这样一来，随着分支线数目的增加，其尺寸也将大幅度增加，非常不利于实现器件或集成电路的小型化。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中的问题，本发明提供一种集总参数IPD宽带耦合器，以实现小型化和宽带化的设计要求。

技术方案：本发明的集总参数IPD宽带耦合器包括接地金属层、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TGV 镓通孔与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中，其中第一金属层设置在所述介质层的上表面上方，第二和第三金属层集成在所述介质层中，第三金属层紧贴着衬底的上表面，第二金属层位于第三金属层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(Gnd-Signal-Gnd)端口。

进一步地，所述衬底为砷化镓基板，所述介质层为SiNx基板。

进一步地，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，第二行为第五至第八平面螺旋电感；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位于第一和第二列之间，第二和第九平行板电容位于第二和第三列之间，第三和第十平行板电容位于第三和第四列之间，第四至第七平行板电容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。

进一步地，第一平行板电容的上极板分别与第一GSG端口、第一平面螺旋电感的一端和第四平行板电容的上极板连接；第一平行板电容的下极板分别与第二平面螺旋电感的一端、第二平行板电容的上极板和第五平行板电容的上极板连接；第二平行板电容的下极板分别与第三平面螺旋电感的一端、第三平行板电容的下极板、第六平行板电容的上极板连接；第三平行板电容的上极板分别与第四平面螺旋电感的一端、第七平行板电容的上极板和第二GSG端口连接；第八平行板电容的上极板分别与第五平面螺旋电感的一端、第四平行板电容的下极板和第四GSG端口连接；第八电容的下极板分别与第六平面螺旋电感的一端、第五平行板电容的下极板和第九平行板电容的上极板连接；第九电容的下极板分别与第七平面螺旋电感的一端、第六电容的下极板和第十电容的下极板连接；第十平行板电容的上极板分别与第八平面螺旋电感的一端、第七平行板电容的下极板和第三GSG端口连接；第一至第八平面螺旋电感的另一端接地。