[发明专利]一种基于多层封装集成基片间隙波导毫米波环形耦合器

权利要求书

1.一种基于多层封装集成基片间隙波导毫米波环形耦合器，其特征在于，所述毫米波混合环耦合器构建在三层介质中，最底层为内嵌蘑菇型EBG阵列的PMC层，且PMC层下表面用金属铜封装；中间层为介质板；最顶层为间隙层；间隙层的上表面涂了一层金属铜，下表面印刷有混合环耦合微带线，通过中间层的介质板将该混合环耦合微带线与PMC层隔开；

所述混合环耦合微带线由11节微带线构成，其中微带线1、微带线2、微带线3和微带线4为端口阻抗匹配微带线，剩下微带线5、微带线6、微带线7、微带线8、微带线9、微带线10和微带线11组成两段式混合环；

两段式混合环结构使得带宽增强到50％；三层介质板结构的顶层金属铜，以及蘑菇型EBG阵列，使得准TEM模式波只能在间隙层传播，形成基片间隙波导，工作频段分布在24GHz至40GHz。

2.如权利要求1所述的一种基于多层封装集成基片间隙波导毫米波环形耦合器，其特征在于，所述内嵌蘑菇型EBG阵列是指：通过在将PMC层上周期排列若干金属过孔，各金属过孔整体穿过PMC层，上边紧顶圆形金属贴片，下边与金属铜相连。

3.如权利要求1所述的一种基于多层封装集成基片间隙波导毫米波环形耦合器，其特征在于，所述11节混合环耦合微带线具体结构为：微带线1为整体电路的输入端口，与微带线1垂直设置的微带线包括：从上到下依次为：微带线2作为输出直通端口，微带线5，和微带线4作为输出耦合端口；微带线1位于微带线5的中间处；

微带线2同时垂直连接微带线6，微带线6同时水平连接微带线9，垂直连接微带线8；且微带线6位于微带线8和9的相连之处；微带线8的另一端垂直连接微带线7和微带线10；且位于微带线7和10的连接之处；微带线7的另一端位于微带线4和微带线5的连接之处；与微带线7水平连接的微带线10另一端同时水平连接微带线3，微带线3为隔离输出端口；且垂直连接微带线11，微带线11位于平行微带线9和微带线10的中间；同时与微带线3相连。

4.如权利要求1所述的一种基于多层封装集成基片间隙波导毫米波环形耦合器，其特征在于，所述微带线1-4均为波端口，具有相同的宽度，微带线6、7、9和10均为λ/4分支线，具有相同的长度；其中微带线6和7平行且尺寸完全相同，微带线9和10平行且尺寸完全相同，微带线5、8和11平行，且均为λ/2分支线，具有相同的长度。

5.如权利要求1所述的一种基于多层封装集成基片间隙波导毫米波环形耦合器，其特征在于，所述毫米波环形耦合器的工作过程为：

当输入端口1被激励时，由于间隙层上方的铜层，以及下方蘑菇型EBG阵列的封装，导致准TEM模式波沿着微带线1在间隙层中传播，经过微带线5，均分为两路，在微带线2处的输出直通端口和微带线4的输出耦合端口信号功率等分，相位相同；沿着微带线6和微带线7传输的波经过微带线8，电磁场相互抵消；所以微带线3的隔离输出端口被隔离；

当隔离输出端口3被激励时，同理，由于封装，导致准TEM模式波沿着微带线3在间隙层中传播，经过微带线11传到微带线9，与同时在微带线10中传输的波在微带线8处，电磁场相互抵消；沿着微带线6和7的波分别到达微带线2的输出直通端口和微带线4的输出耦合端口信号功率等分，相位相差180°，经微带线5电磁场相互抵消，所以在微带线1处的输入端口1隔离；

当作为功率合成器使用时，微带线2的输出直通端口和微带线4的输出耦合端口被同时激励，同理，由于封装，导致准TEM模式波沿着微带线2和4在间隙层中传播，经过微带线5，在微带线1的端口形成输入信号的和，沿着微带线6和7的波经过微带线8，电磁场相互抵消；微带线3的隔离输出端口形成输入信号的差。