专利名称：频率可调的滤波定向耦合器的制作方法
技术领域：
本发明属于微波无源器件技术领域，特别涉及一种微波无源器件中的定向耦合器。
背景技术：
无线移动通信技术的发展趋势之一即为集成多种无线平台，形成多功能射频前端，以满足系统小型化、集成化的需求。因此，针对射频电路也提出了一些新的发展要求，如工作频率连续可调、电路多功能集成等。此时，作为射频电路中的关键器件之一——定向耦合器也需要进行相应的频率可调和功能集成设计。定向耦合器是一个四端口器件，从其任何一个端口输入信号，从相应两个端口输出两路信号，剩余一个端口保持良好的隔离。目前，采用两组分支线来构成传统的分支线定向耦合器，每组分支线具有两根等宽、等长且平行的传输线，传输线的长度均为四分之一波长，每组分支线的特征阻抗可根据所需耦合量经由奇偶模法求出，四根传输线围成正方形， 四个端口从正方形的四个角处经馈线引出。一旦该定向耦合器设计完成，其工作频率就不可更改。此外，现有的分支线定向耦合器不具备频率选择特性，即不具有滤波能力。如果一个系统需要在定向耦合器的前端或后端使用滤波器，则需单独设计定向耦合器和滤波器， 并将其级连。此时，系统框架较为复杂，所需电路面积较大，电路级连后损耗较大。
发明内容
本发明的目的是为了给现有的定向耦合器电路增加频率可调和滤波的功能，以满足新一代通信系统对电路重构化、多功能集成化的迫切需求，提出了频率可调的滤波定向
華禹合器。本发明的技术方案是频率可调的滤波定向耦合器，包括从上往下依次层叠的金属覆铜上层、介质层、金属覆铜下层，其特征在于，所述金属覆铜上层有四根耦合线，所述四根耦合线每相邻的两根被分为一组，每一组的两根耦合线之间有缝，所述四根耦合线的一端分别通过四个变容管与四块接地贴片相连，四根耦合线的另一端通过四根过渡线分别与两根分支线的两端相连，所述四根耦合线、四根过渡线、两根分支线围成一个近似封闭的矩形区域，此区域四个角处直接与四根馈线相连，所述接地贴片通过金属化接地孔贯穿了介质层与金属覆铜下层连接。本发明的有益效果由于本发明的方案将传统分支线定向耦合器中的一组分支线用一组耦合线、缝来替代，使其具备了滤波功能；同时对耦合线末端处所接变容管加不同直流偏压，以改变耦合线的电长度，使其具备了频率可调能力。
图1是本发明的频率可调的滤波定向耦合器的侧视图。
图2是本发明的频率可调的滤波定向耦合器的俯视图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。如图1、图2所示，如图1、图2所示，一种频率可调的滤波定向耦合器，包括从上往下依次层叠的金属覆铜上层1、介质层3、金属覆铜下层2，为了形成本实施例的定向耦合器，通过印制电路板制造工艺对金属覆铜上层1进行加工形成所需的金属图案(电路结构)，金属覆铜下层2未作处理，该金属图案中各部分之间通过虚拟的虚线进行划分，所述金属覆铜上层1有四根耦合线11，所述四根耦合线11每相邻的两根被分为一组，每一组的两根耦合线11之间有缝12，所述四根耦合线11的一端分别通过四个变容管13与四块接地贴片14相连，四根耦合线11的另一端通过四根过渡线15分别与两根分支线16的两端相连，所述四根耦合线11、四根过渡线15、两根分支线16围成一个近似封闭的矩形区域，此区域四个角处直接与四根馈线17相连，所述接地贴片14通过金属化接地孔31贯穿了介质层 3与金属覆铜下层2连接，金属化接地孔31做表面金属化处理形成金属化通孔。通过奇偶模法并结合电磁仿真软件对该定向耦合器进行分析和设计，获得了以下两组设计准则准则一耦合线11、缝12构成平行耦合微带线，其长度和分支线16的长度均为四分之一波长，平行耦合微带线的奇模、偶模特征阻抗和分支线16的特征阻抗可由定向耦合器所需耦合系数、工作带宽确定，平行耦合微带线的奇模、偶模特征阻抗与耦合线11的宽度、缝12的宽度相关，分支线16的特征阻抗由分支线16的宽度决定；准则二 耦合线11、缝12构成平行耦合微带线，其长度为二分之一波长，分支线16 的长度为四分之一波长，平行耦合微带线的奇模、偶模特征阻抗和分支线16的特征阻抗可由定向耦合器所需耦合系数、工作带宽确定，平行耦合微带线的奇模、偶模特征阻抗与耦合线11的宽度、缝12的宽度相关，分支线16的特征阻抗由分支线16的宽度决定。考虑电路的可实现性，加入了过渡线15，因此依照上述准则确定的电路初值需做相应的优化调整；同时，考虑平行耦合微带线的加工限制，基于准则二设计的电路结构更具可实现性。上述准则可以设计出滤波定向耦合器，由于耦合线11和缝12所构成的平行耦合微带线自身具有频率选择能力，从而使分支线定向耦合器具备了滤波特性，但此时工作频率尚不可变化；接下来，在耦合线11末端处接上变容管13，通过外加直流偏压，改变了变容管13的容值，从而改变了平行耦合微带线的电长度，使得在不同工作频率下均可满足上述准则，即可在不同工作频率下完成滤波定向耦合器的功能，从而达到了滤波定向耦合器工作频率可调的目的。本发明的频率可调的滤波定向耦合器的金属覆铜上层1上的四根馈线17分别引出端口 a、端口 b、端口 C、端口 d ；从端口 a输入信号，一部分能量直接从端口 b输出，另一部分能量从端口 c输出，端口 a与端口 d保持隔离；从其余端口输入信号，输出情况类似。参照准则二进行6dB频率可调的滤波定向耦合器电路的设计、加工、实验。选用的介质基片介电常数为3. 5，厚度0. 5mm，损耗角正切为0. 0018。测试结果表明，基于SWV1405 变容管，该定向耦合器中心频率的调节范围为1. 7GHz至2GHz，且具有较好的滤波特性，通带内耦合系数为6dB士0. IdB,中心频率回波损耗在不同的电压下均优于10dB，中心频率插入损耗低于ldB。 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
权利要求
1.频率可调的滤波定向耦合器，包括从上往下依次层叠的金属覆铜上层、介质层、金属覆铜下层，其特征在于，所述金属覆铜上层有四根耦合线，所述四根耦合线每相邻的两根被分为一组，每一组的两根耦合线之间有缝，所述四根耦合线的一端分别通过四个变容管与四块接地贴片相连，四根耦合线的另一端通过四根过渡线分别与两根分支线的两端相连， 所述四根耦合线、四根过渡线、两根分支线围成一个近似封闭的矩形区域，此区域四个角处直接与四根馈线相连，所述接地贴片通过金属化接地孔贯穿了介质层与金属覆铜下层连接。
全文摘要
本发明涉及频率可调的滤波定向耦合器，包括从上往下依次层叠的金属覆铜上层、介质层、金属覆铜下层，其特征在于，所述金属覆铜上层有四根耦合线，所述四根耦合线每相邻的两根被分为一组，每一组的两根耦合线之间有缝，所述四根耦合线的一端分别通过四个变容管与四块接地贴片相连，四根耦合线的另一端通过四根过渡线分别与两根分支线的两端相连，所述四根耦合线、四根过渡线、两根分支线围成一个近似封闭的矩形区域，此区域四个角处直接与四根馈线相连，所述接地贴片通过金属化接地孔贯穿了介质层与金属覆铜下层连接。本发明的有益效果具备了滤波功能和频率可调能力。
文档编号H01P5/18GK102394333SQ201110331049
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者樊勇, 程钰间 申请人:电子科技大学