[发明专利]一种高精度介质带线宽边耦合器

说明书

本发明将耦合区主线的实心线条中去除一个轴线对称的矩形区域，形成一个1分2和2合1的分支结构，副线的对称轴与主线的对称轴重合，在耦合区域，主线上有2部分与副线发生耦合，耦合能量在耦合区之外叠加，若主线和副线的对称轴产生偏离，则在耦合区域，主线上与副线对称轴接近的分支线上的耦合能量增强，主线上与副线对称轴远离的分支线上的耦合能量减弱，耦合的2路能量相加，在副线耦合端输出的能量，相比于主线和副线的对称轴完全重合的情况，变化微小，抵消上下对称轴偏离的影响，可以在常规印制板加工精度的条件下，设计出满足耦合度精度要求的、少调试甚至免调试的耦合器。

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及一种能量耦合技术。

背景技术

耦合器是微波系统中的常用元件，应用场景有功率分配、合成、耦合等，为了保证耦合信号的幅度和相位的高精度及稳定性，绝大多数耦合器都采用定向耦合器。一般而言，耦合度在-10dB～0dB之间的属于强耦合，多用于功率分配及合成；耦合度小于-20dB的属于弱耦合，多用于功率监测。根据选用传输线类型的不同，耦合器可以是波导耦合器、同轴耦合器、微带耦合器、带线耦合器等，如果主线及副线的类型不同，则为混合型的耦合器。

定向耦合器一般有主线和副线两条传输线、四个端口，选定主线的一个端口为信号输入端口，则副线的两个端口，一个是耦合端口，一个是隔离端口，具有耦合关系的两个端口之间，信号传输是互易的。

常用的介质带线宽边耦合器采用微波印制板材制作印制图形，介质均匀性好，图形加工精度高。常规的介质带线宽边耦合器通常由3张印制板层叠组成，上层和下层印制板均为一面无铜箔、一面有铜箔的结构，中间印制板为双面制作图形的印制板，两种印制线条分别制作在同一张介质基板的正反面上。

耦合器的耦合度直接取决于印制线条之间的距离，它对耦合线条之间平面方向距离的变化非常敏感，因此，耦合器对印制线条的正反面重合精度要求非常高，在常规加工工艺条件下，印制板成品率不高。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种高精度介质带线宽边耦合器，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

高精度介质带线宽边耦合器包括3块高频印制板，3块印制板相互层叠压合没有间隙；上层印制板正面保留铜箔，反面去除铜箔；中间层印制板正、反两面制作印制图形；下层印制板正面去除铜箔，反面保留铜箔。

3块印制板之间的压合方式有2种，使上层印制板和下层印制板之间大面积导通：一种是机械压合，用金属箔片与上、下层印制板焊接贴合，用金属螺钉贯穿3块印制板并旋紧；一种是胶合，在3块印制板的两两之间插入半固化片，经高温熔化、降温固化，使3块印制板紧密连接，将印制板侧壁金属化。

高精度介质带线宽边耦合器采用介质带线作为传输线的宽边耦合，介质带线有2条内导体，内导体之间宽边平行，上下排列间距小；使能量在2条内导体之间耦合，2个内导体产生耦合部分的线条长度为，中心频率上的电磁波在介质中波长的1/4。

由于2个条带之间的耦合度相对于条带之间的重合尺寸非常敏感，为了实现高精度的耦合度，需要将2个条带作为印制图形，制作在同一个印制板的正反面上。

为了进一步降低条带之间重合尺寸偏差对耦合度的影响，将耦合区主线的实心线条中去除一个轴线对称的矩形区域，形成一个1分2和2合1的分支结构，副线的对称轴与主线的对称轴重合。

在耦合区域，主线上有2部分与副线发生耦合，这2部分的耦合能量在耦合区之外叠加；若主线和副线的对称轴产生偏离，则在耦合区域，主线上与副线对称轴接近的分支线上的耦合能量增强，主线上与副线对称轴远离的分支线上的耦合能量减弱；耦合的2路能量相加，在副线耦合端输出的能量，相比于主线和副线的对称轴完全重合，变化微小，抵消上下对称轴偏离的影响。