专利名称：平面式非对称跨接耦合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耦合器，且特别涉及一种平面式非对称跨接耦合器。
背景技术：
在高频微波电路快速发展及功能要求提高的趋势下，往往将数个电路功能整合至一个电路功能，使得高密度印刷电路板的需求益为殷切。这些印刷电路板多数未能符合未来电气产品轻、薄、短、小及多功能的趋势，究其原因乃在于多数电气产品的电路板常需要用到许多的微波电路，诸如功率分配器、耦合器、滤波器、波长转换器、截线调谐器等。由于微波的波长极短，其所使用的电路的尺寸为同一个量级，因此，许多在低频交流电路当中被忽略的参数(例如其等效的电阻、电感、电容和电导等电路参数)在微波电路当中必须被考虑。进一步言之，在微波电路当中，导线会有来自其本身的材料与结构(几何形状及尺寸)所造成的电阻、电感、电容和电导等效应，这些参数是微波电路的重要参数， 不能轻易忽略。此外，导线的长短与粗细也会影响与其相连结的元件间阻抗匹配。简言之， 微波电路的尺寸变化，即使是一条导线的缩短，也会影响其原有的功能，并不能以低频交流网络理论的观点而将之视为一个无损耗的节点。枝干耦合器在微波电路和射频集成电路(Radio Frequency Integrated Circuit，简称RFIC)中为一相当重要的元件，可作为功率分配器(power divider)和功率合成器(power combiner) 0美国专利第5，600，观5号揭示了一种三维架构的跨接耦合器，由于此跨接耦合器为三维的架构，因此不适合应用于平面电路中且其制程亦较昂贵。另外，美国专利第5，274，839号则揭示了一种对称结构的跨接耦合器，其虽可应用于平面电路中，但因其对称结构的限制，使得使用者在设计电路时的自由度大大减低而难以设计出符合使用者要求的电路。
发明内容
本发明提供一种平面式非对称跨接耦合器，其具有架构简单、设计容易等优点，可应用于平面电路中并降低生产所需的成本。本发明提出一种平面式非对称跨接耦合器，包括第一枝干至第七枝干，其中第一枝干至第四枝干形成一第一区域，第四枝干至第七枝干形成一第二区域，第一区域具有一第一埠与一第四埠，第二区域具有一第二埠与一第三埠，各枝干的特性阻抗依据各埠的负载阻抗与功率分配比所决定。在本发明的一实施例中，上述各枝干的长度为平面式非对称跨接耦合器中心频率所对应的波长长度的N分之一，其中N为正整数。在本发明的一实施例中，上述各枝干的长度为平面式非对称跨接耦合器中心频率所对应的波长长度的四分之一。在本发明的一实施例中，上述的第一区域与第二区域为矩形。在本发明的一实施例中，上述第一埠位于第一枝干与第三枝干的接点，第二埠位于第五枝干与第六枝干的接点，第三埠位于第五枝干与第七枝干的接点，第四埠位于第二枝干与第三枝干的接点。在本发明的一实施例中，上述第一埠的负载阻抗等于第三埠的负载阻抗，第二埠的负载阻抗等于第四埠的负载阻抗。在本发明的一实施例中，其中当第一埠为输入埠时，第四埠为隔离埠，而第二埠与第三埠为输出埠。基于上述，本发明利用调整各枝干的特性阻抗，即可任意调整平面式非对称跨接耦合器的负载阻抗以及输出功率以符合微波电路的应用需求，使得跨接耦合器具有高设计
自由度。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为本发明一实施例的平面式非对称跨接耦合器的示意图。图2为本发明一实施例的串接的非对称枝干耦合器的示意图。图3A与图;3B分别为图2实施例的枝干耦合器的相位与特性阻抗的关系图。图4A为本发明一实施例的平面式非对称跨接耦合器的频率响应图。图4B为本发明另一实施例的平面式非对称跨接耦合器的频率响应图。主要元件符号说明100 平面式非对称跨接耦合器 101 107、104A、104B 枝干200A.200B 非对称枝干耦合器 Ztjl Z。4、Zi, Zil, Zi2 负载阻抗Θ 表示功率分配量的变数Z1 Z7、Za、Zb 特性阻抗Sl 输入信
Pl P4、P1A P4A、P1B P4B 第一掉 第四掉Sn、S21, S31 > S41, S14, S24, S34> S44 散射系数
具体实施例方式图1为本发明一实施例的平面式非对称跨接耦合器的示意图。请参照图1，平面式非对称跨接耦合器100为包括枝干101 枝干107的四埠元件。其中枝干101 枝干107 分别具有特性阻抗\ Z7,且枝干101、枝干102、枝干103以及枝干104形成一第一区域， 而枝干104、枝干105、枝干106以及枝干107形成一第二区域。在本实施例中第一区域与第二区域为矩形的区域，然不以此为限，第一区域与第二区域亦可为其他几何形状，例如平行四边形。平面式非对称跨接耦合器100的第一埠Pl位于枝干101与枝干103的接点、第二埠P2位于枝干105与枝干106的接点、第三埠P3位于枝干105与枝干107的接点、第四埠P4则位于枝干102与枝干103的接点。其中第一埠Pl 第四埠P4所对应的负载阻抗分别为Ztjl-Ztj4，而各枝干的长度为λ/N。其中N为正整数，λ为平面式非对称跨接耦合器100中心频率的波长长度。透过适当调整平面式非对称跨接耦合器100中各枝干的特性阻抗可使第一埠 Pl 第四埠Ρ4的负载阻抗Ztjl Ζ。4分别匹配其所对应连接的电路，并使平面式非对称跨
4接耦合器100中各埠的输出功率符合微波电路的应用需求。其中调整各枝干的特性阻抗的方式可以透过改变各枝干的宽度大小来达成。以下将举例说明如何依据各埠的负载阻抗以及功率分配比来调整各枝干的特性阻抗大小。图2为本发明一实施例的串接的非对称枝干耦合器的示意图。请同时参照图1与图2，图1的平面式非对称跨接耦合器100可视为图2所示的两个非对称的非对称枝干耦合器200A与非对称枝干耦合器200B所串接而成。其中非对称枝干耦合器200A包括枝干 101、枝干102、枝干103以及枝干104A，非对称枝干耦合器200B则包括枝干105、枝干106、 枝干107以及枝干104B。其中枝干104A与枝干104B的特性阻抗分别为\与\。非对称枝干耦合器200A与非对称枝干耦合器200B分别具有第一埠PlA 第四埠P4A以及第一埠 PlB 第四掉P4B。其中，非对称枝干耦合器200A的第一埠PlA位于枝干101与枝干103的接点，第二埠P2A位于枝干101与枝干104A的接点，第三埠P3A位于枝干104A与枝干102的接点， 第四埠P4A则位于枝干102与枝干103的接点。另外非对称枝干耦合器200B的第一埠PlB 则位于枝干106与枝干104B的接点，第二埠P2B位于枝干105与枝干106的接点，第三埠 P3B位于枝干105与枝干107的接点，第四埠P4B则位于枝干104B与枝干107的接点。其中非对称枝干耦合器200A的第一埠PlA与第四埠P4A分别相当于平面式非对称跨接耦合器100的第一埠Pl与第四埠P4，而非对称枝干耦合器200B的第二埠P2B与第三埠P!3B分别相当于平面式非对称跨接耦合器100的第二埠P2与第三埠P3。为使第二埠P2A与第一埠PlB的负载阻抗匹配，因此设定第二埠P2A与第一埠PlB的负载阻抗皆为Ζη。类似地， 第三埠Ρ3Α与第四埠Ρ4Β的负载阻抗则设为Zi2。 在本实施例中，假设各枝干的长度为λ /4 (亦即N等于4)，而平面式非对称跨接耦合器100两对角线上的负载阻抗分别为Ztjl以及Ζ。2，也就是说第一埠Pl的负载阻抗Ztjl等于第三埠Ρ3的负载阻抗为Ζ。3，且第二埠Ρ2的负载阻抗το 等于第四埠Ρ4的负载阻抗ζ。4。 另外，非对称枝干耦合器200Α第一埠Pl至第二埠Ρ2的散射系数与第一埠Pl至第三埠Ρ3 的散射系数分别为-j α Α与β Α，而枝干耦合器200Β第一埠Pl至第二埠Ρ2的散射系数与第一埠Pl至第三埠Ρ3的散射系数分别为_jaB与βΒ，其中α/+βΑ2= 1，且αΒ2+βΒ2 = 1。假设平面式非对称跨接耦合器100的输入埠为第一埠Pl，且微波电路的设计规格要求平面式非对称跨接耦合器100的第一埠Pl与第二埠Ρ2间为隔绝(isolation)，亦即第二埠P2为隔离埠，并将输入信号Sl的功率分配至第三埠P3，则散射系数、散射系数S31 可如下列式子所示S21 = (_jaA) ΗαΒ) + (-βΑ) (-βΒ) =-αΑαΒ+βΑβΒ = 0 (1)S31 = ("jaA) (-βΒ) + (-βΑ) (-jaB) = j ( α Α β Β+β Α a Β) = 1 (2)经由代数运算，即可得到αΑ = βΒ、αΒ = βΑ。另外，各枝干的特性阻抗则可以下列式子求出
权利要求
1.一种平面式非对称跨接耦合器，其特征在于，包括一第一枝干至一第七枝干，其中所述第一枝干至所述第四枝干形成一第一区域，所述第四枝干至所述第七枝干形成一第二区域，所述第一区域具有一第一埠与一第四埠，所述第二区域具有一第二埠与一第三埠，各所述枝干的特性阻抗依据各所述埠的负载阻抗与功率分配比所决定。
2.根据权利要求1所述的平面式非对称跨接耦合器，其特征在于，各所述枝干的长度为所述平面式非对称跨接耦合器的中心频率所对应波长长度的N分之一，其中N为正整数。
3.根据权利要求1所述的平面式非对称跨接耦合器，其特征在于，各所述枝干的长度为所述平面式非对称跨接耦合器的中心频率所对应波长长度的四分之一。
4.根据权利要求1所述的平面式非对称跨接耦合器，其特征在于，所述第一区域与所述第二区域为矩形。
5.根据权利要求4所述的平面式非对称跨接耦合器，其特征在于，所述第一埠位于所述第一枝干与所述第三枝干的接点，所述第二埠位于所述第五枝干与所述第六枝干的接点，所述第三埠位于所述第五枝干与所述第七枝干的接点，所述第四埠位于所述第二枝干与所述第三枝干的接点。
6.根据权利要求5所述的平面式非对称跨接耦合器，其特征在于，所述第一埠的负载阻抗等于所述第三埠的负载阻抗，所述第二埠的负载阻抗等于所述第四埠的负载阻抗。
7.根据权利要求5所述的平面式非对称跨接耦合器，其特征在于，当所述第一埠为输入埠时，所述第四埠为隔离埠，而所述第二埠与所述第三埠为输出埠。
全文摘要
本发明提供了一种平面式非对称跨接耦合器，包括第一枝干至第七枝干，其中第一枝干至第四枝干形成一第一区域，第四枝干至第七枝干形成一第二区域，第一区域具有一第一埠与一第四埠，第二区域具有一第二埠与一第三埠，各枝干的特性阻抗依据各埠的负载阻抗与功率分配量比值所决定。
文档编号H01P5/04GK102332631SQ20101022749
公开日2012年1月25日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者詹麒宏, 邱逸群, 郭仁财 申请人:财团法人交大思源基金会