分支线耦合器的制作方法

本发明涉及一种耦合器，尤其涉及一种3db分支线耦合器。

背景技术：

众所周知，在许多微波电路中，通常使用定向耦合器来解决由分配功率引起的相关问题。随着移动通信技术和卫星通信技术的发展，为了便于携带和移动，通信设备的小型化则显得越来越重要。

分支线耦合器被广泛应用于微波集成电路以及单片集成电路中。传统的分支线耦合器，比如3db分支线耦合器是由四段四分之一波长传输线组成，图1是传统3db分支线耦合器的结构示意图，如图1所示传统分支线耦合器长为7.4毫米(mm)，宽为9.14毫米(mm)。然而，传统的3db分支线耦合器占用了较大的电路板(pcb)面积。因此，设计一种小型化且性能优越的3db分支线耦合器成为当下一大课题。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种小型化的分支线耦合器，以满足通信技术的要求，从而优化通信产品的设计。

本发明实施方式提供一种小型化分支线耦合器，该分支线耦合器包括：第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，分别为所述分支线耦合器的输入端、直通端、耦合端及隔离端；第一连接部、第二连接部、第三连接部及第四连接部，用于连接各端口及传输线；第一弯折形传输线及第二弯折形传输线，分别电连接于第一端口与第二端口之间；第三弯折形传输线及第四弯折形传输线，分别电连接于第三端口与第四端口之间；第一长条形传输线，电连接于第一端口与第四端口之间；及第二长条形传输线，电连接于第二端口与第三端口之间。

优选地，第一弯折形传输线及第二弯折形传输线连接方式为并联，且第一弯折形传输线与第二弯折形传输线平行布置，组成“凹”字型形状。

优选地，第三弯折形传输线及第四弯折形传输线连接方式为并联，且第三弯折形传输线与第四弯折形传输线平行布置，组成“凹”字型之倒转形状。

优选地，第一弯折形传输线、第二弯折形传输线、第三弯折形传输线及第四弯折形传输线为70.7欧姆微带线。

优选地，第一长条形传输线、第二长条形传输线为50欧姆微带线。

优选地，第一弯折形传输线与第二弯折形传输线之间的距离大于第一弯折形传输线及第二弯折形传输线的线宽。

优选地，第三弯折形传输线与第四弯折形传输线之间的距离大于第三弯折形传输线及第四弯折形传输线的线宽。

优选地，第一连接部用于电连接第一端口、第一弯折形传输线、第二弯折形传输线及第一长条形传输线；

第二连接部用于电连接第二端口、第一弯折形传输线、第二弯折形传输线及第二长条形传输线；

第三连接部用于电连接第三端口、第三弯折形传输线、第四弯折形传输线及第二长条形传输线；

第四连接部用于电连接第四端口、第三弯折形传输线、第四弯折形传输线及第一长条形传输线。

优选地，第一连接部、第二连接部、第三连接部及第四连接部为传输线。

相对于先前技术，本发明的有益效果是明显的，本发明设计的分支线耦合器，其性能较好且占用面积较小，非常适合应用于移动通信的产品中。

附图说明

图1为传统分支线耦合器结构示意图。

图2为本发明分支线耦合器结构示意图。

图3为本发明分支线耦合器的s参数仿真曲线图，图中freq指代频率，mag指代幅值。

图4为本发明分支线耦合器两输出端口隔离度s参数仿真曲线图，图中freq指代频率，mag指代幅值。

图5为本发明分支线耦合器两输出端口输出相位差异图，图中freq指代频率，phase指代相位。

图6为本发明分支线耦合器两输出端输出幅值差异图，图中freq指代频率，mag指代幅值。

图7为传统分支线耦合器的s参数仿真曲线图，图中freq指代频率，mag指代幅值。

主要元件符号说明

第一端口p1

第二端口p2

第三端口p3

第四端口p4

第一弯折形传输线t1

第二弯折形传输线t2

第三弯折形传输线t3

第四弯折形传输线t4

第一间隙a1

第二间隙a2

第一长条形传输线t5

第二长条形传输线t6

第一连接部j1

第二连接部j2

第三连接部j3

第四连接部j4

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下实施方式的具体参数只为更好地说明本发明，但不应以具体数值限制本发明权利要求的范围。

请参阅图2，图2为本发明分支线耦合器一实施方式的结构示意图，在本实施方式中，本发明分支线耦合器分别关于x轴、y轴对称，即分支线耦合器关于两边之中心线分别对称。本发明分支线耦合器包括第一端口p1、第二端口p2、第三端口p3及第四端口p4，第一弯折形传输线t1、第二弯折形传输线t2、第三弯折形传输线t3及第四弯折形传输线t4，第一长条形传输线t5及第二长条形传输线t6，第一间隙a1及第二间隙a2，第一连接部j1、第二连接部j2、第三连接部j3及第四连接部j4。

第一端口p1、第二端口p2、第三端口p3及第四端口p4四个端口尺寸可为50欧姆传输线，应该明白，此处并不以50欧姆传输线限制本发明，可以根据端口匹配需要选择不同阻抗的传输线。第一端口p1为输入端口，用于输入电磁波信号；第二端口p2为直通端，用于输出直通电磁波信号；第三端口p3为耦合端，用于输出耦合电磁波信号；第四端口p4为隔离端。应该明白，此处各个端口的设置并不用于限制本发明，因为本发明分直线耦合器是关于两边之中心线分别对称的，故端口可根据实际使用进行定义。

第一弯折形传输线t1、第二弯折形传输线t2、第三弯折形传输线t3及第四弯折形传输线t4四段弯折形传输线尺寸可为70.7欧姆传输线，第一弯折形传输线t1与第二弯折形传输线t2并联相接，二者平行设置，并通过第一连接部j1、第二连接部j2分别与第一端口p1、第二端口p2电性连接，如图2所示，第一弯折形传输线t1与第二弯折形传输线t2组成一个“凹”字型结构，两传输线之间的第一间隙a1距离设置为大于70.7欧姆传输线的宽度，即第一弯折形传输线t1与第二弯折形传输线t2的线宽；第三弯折形传输线t3、第四弯折形传输线t4并联连接，二者平行设置，并通过第三连接部j3、第四连接部j4与第三端口p3、第四端口p4电性连接，如图2所示，第三弯折形传输线t3与第四弯折形传输线t4组成的结构为第一弯折形传输线t1与第二弯折形传输线t2关于x轴之对称结构，即“凹”字型结构的垂直对称结构，也即“凹”字型结构之倒转结构，同样，第三弯折形传输线t3与第四弯折形传输线t4之间的第二间隙a2距离设置为大于70.7欧姆传输线的线宽。应该明白，此处所述传输线阻抗大小并非限制本发明，本领域技术人员可以根据需要自行选择，同时第一弯折形传输线t1与第二弯折形传输线t2组成的“凹”字形结构也并非要限制本发明，只要是通过弯折的方式减小耦合器的面积，都在本发明的精神之内，也即第一弯折形传输线t1与第二弯折形传输线t2构成的形状可以是“凹”字形，也可以是其他形状，例如可为“凸”形、“回”形及各种“口”字形的变形结构。

第一长条形传输线t5、第二长条形传输线t6可为50欧姆传输线，第一长条形传输线t5电连接于第一连接部j1及第四连接部j4，第二长条形传输线t6电连接于第二连接部j2及第三连接部j3，第一长条形传输线t5、第二长条形传输线t6通过各个连接部连接各端口及其他传输线。应该明白的是，上述传输线参数的选择可以根据阻抗匹配进行适应性的选择，上述参数设置并不用以限制本发明。

第一连接部j1、第二连接部j2、第三连接部j3及第四连接部j4均为传输线。第一连接部j1用于电连接所述第一端口p1、第一弯折形传输线t1、第二弯折形传输线t2及第一长条形传输线t5；第二连接部j2用于电连接所述第二端口p2、第一弯折形传输线t1、第二弯折形传输线t2及第二长条形传输线t6；第三连接部j3用于电连接所述第三端口p3、第三弯折形传输线t3、第四弯折形传输线t4及第二长条形传输线t6；第四连接部j4用于电连接所述第四端口p4、第三弯折形传输线t3、第四弯折形传输线t4及第一长条形传输线t5。根据本发明一实施方式，上述传输线可为微带线，也可为其他传输线。

如图2所示，在本实施方式中，本发明分支线耦合器的长度为3.24毫米(mm)，宽度为9.13毫米(mm)。應該明白,此處所述分支線耦合器的大小是根据所使用之分支線耦合器之頻率所決定,並不以此限定本發明,本領域技術人員可以根據具體情況選擇不同大小的分支線耦合器以適應不同頻率的要求。

请参阅图3，图3为本发明分支线耦合器之s参数仿真曲线图。由图3可知，本发明分支线耦合器s11衰减大于10db的频段大概为为4.6ghz-6.6ghz，对应中心频率为5.6ghz。s12，s13在所述频段具有3db功率损耗。第二端口，第三端口及第四端口的参数s22，s33，s44与第一端口s11相似，附图未列出。

请参阅图4，图4为本发明分支线耦合器第二端口p2与第三端口p3隔离度s参数仿真图，从图4中可以看出，本发明分支线耦合器两输出端口在4.6ghz-6.6ghz频段具有较好的隔离度。

请参阅图5，图5中曲线c1为本发明分支线耦合器第二端口p2与第三端口p3输出相位差异图。由图5可知，本发明分支线耦合器第二端口p2与第三端口p3在频段4.8ghz-6.8ghz具有较小的输出相位差异，具体而言，第二端口p2与第三端口p3输出相位差小于20°。

请参阅图6，图6中曲线c2为本发明分支线耦合器第二端口p2与第三端口p3输出幅值差异图。由图6可知，本发明分支线耦合器第二端口p2与第三端口p3在频段4.8ghz-6.8ghz具有较小的幅值输出差异，具体而言，第二端口p2与第三端口p3输出幅值差小于2db。

图7为图1所述传统分支线耦合器之s参数仿真曲线图，如图7所示，传统分支线耦合器s11在衰减大于10db时频宽为4.6ghz-6.6ghz，对应中心频率为5.6ghz。s12，s13在所述频段具有3db功率损耗。

对比图3与图7可知，本发明分支线耦合器与传统分支线耦合器实现效果近似。

由于上述技术方案的选择，本发明的有益效果是明显的：

通过使用弯折形的传输线构成分直线耦合器，本发明分支线耦合器面积较传统分支线耦合器缩小56％，另外，本发明分支线耦合器在频段4.6ghz-6.6ghz具有较好的性能，s11衰减大于10db，且两输出端口输出幅值与相位差异均较小。在克服了现有技术占用pcb面积较大的缺点后，又具有较好的特性，非常适合应用于移动通信产品中。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。