用于承受1000W的3dBLange耦合器的制作方法

本实用新型属于微波技术领域，更具体地说，是涉及一种用于承受1000W的3dB Lange耦合器。

背景技术：

耦合器常用于微波功率合成及吸收式限幅器的输入网络，需承受较大输入功率。3dB Lange耦合器由于采用了微带线交叉指状设计，具有体积小、频带宽、一致性好的特点得到广泛应用。但同时由于受体积尺寸限制，其微带线交叉指的宽度及间距无法太宽，导致其承受功率受到局限，无法承受千瓦量级的输入功率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于承受1000W的3dB Lange耦合器，以解决现有技术中存在的体积尺寸受限导致无法承受千瓦量级输入功率的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种用于承受1000W的3dB Lange耦合器，包括基片，所述基片上设有输入端口、耦合端口、直通端口、隔离端口、多个连接在各端口之间的指状微带线以及连接在指状微带线之间的键合金丝，所述隔离端口的外侧和所述输入端口的外侧之间的长度L1为8.634mm；

所述输入端口的外侧和所述耦合端口的外侧之间的宽度W1为2.518mm；

所述基片的高度H为1mm；

所述指状微带线的宽度W3均为0.100mm；

相邻的指状微带线的间距W4均为0.084mm。

进一步地，多个所述指状微带线具体包括：

第一短指线，一端与所述输入端口的内侧连接；

第二长指线，一端与所述隔离端口的内侧连接；

第三长指线，两端分别连接所述直通端口和所述输入端口；

第四长指线，一端与所述耦合端口连接；

第五短指线，一端与所述直通端口连接；

所述第一短指线和所述第五短指线的长度L4均为3.692mm；

所述第三长指线的长度L3为7.384mm；

所述第二长指线的端部距所述输入端口内侧的距离L5为0.084mm；

所述第四长指线的端部距所述直通端口内侧的距离L5为0.084mm；

所述隔离端口、所述输入端口、所述耦合端口和所述直通端口的长度L2均相等。

进一步地，所述输入端口和所述耦合端口相邻的一侧均为斜边，所述输入端口对应处的直角边的宽度W2为0.625mm，所述耦合端口的斜边和外侧边的夹角θ＝135°；

所述隔离端口和所述直通端口相邻的一侧均为斜边，所述直通端口对应处的直角边的宽度W2为0.625mm，所述隔离端口的斜边和外侧边的夹角θ＝135°。

进一步地，所述键合金丝的直径为φ25μm。

进一步地，所述基片为Al2O3陶瓷基片。

进一步地，所述Al2O3陶瓷基片的正面和背面均溅射TiW层，厚度

正面和背面的所述TiW层上溅射金层，厚度

进一步地，所述Al2O3陶瓷基片正面电镀耦合器电路图形，厚度4～5μm，背面电镀金层，厚度3～4μm。

本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型提供的耦合器，体积小(长×宽×高：8.634mm×2.518mm×1.0mm)；高承受功率，能承受宽脉宽3ms、大占空比(30％)的1000W输入功率，利用微波薄膜混合集成电路加工工艺实现，易于批产且技术指标一致性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器标注尺寸线的结构示意图；

图3为通过PNA-X Network Analyzer网络分析仪测试的耦合器的性能指标图。

其中，图中标记：

1-隔离端口；2-第二长指线；3-第三长指线；4-第一短指线；5-输入端口；6-耦合端口；7-键合金丝；8-第四长指线；9-第五短指线；10-直通端口。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1及图2，现对本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器进行说明。所述用于承受1000W的3dB Lange耦合器，包括基片，所述基片上设有输入端口5、耦合端口6、直通端口10、隔离端口1、多个连接在各端口之间的指状微带线以及连接在指状微带线之间的键合金丝，所述隔离端口1的外侧和所述输入端口5的外侧之间的长度L1为8.634mm；所述输入端口5的外侧和所述耦合端口6的外侧之间的宽度W1为2.518mm；所述基片的高度H为1mm；所述指状微带线的宽度W3均为0.100mm；相邻的指状微带线的间距W4均为0.084mm。

本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器，与现有技术相比，本实用新型提供的耦合器，体积小(长×宽×高：8.634mm×2.518mm×1.0mm)；高承受功率，能承受宽脉宽(3ms)、大占空比(30％)的1000W输入功率，产品利用微波薄膜混合集成电路加工工艺实现，易于批产且技术指标一致性好。

本实用新型提供的耦合器的结构及尺寸，是通过三维软件优化3dB Lange耦合器电路的拓扑形式，通过多次仿真及多次实验反复验证、修正，得到了交叉指微带线的合适宽度及间距，通过键合Φ25μm金丝实现了交叉指微带线之间的电路互联。

采用1mm厚Al2O3陶瓷基片，利用微波薄膜混合集成电路加工工艺，完成了既能承受高功率1000W的输入功率，又实现了在小信号状态下耦合器的插损、输入输出驻波比的优异性能。

通过PNA-X Network Analyzer网络分析仪测试输入小信号-15dBm时该3dB Lange耦合器的性能指标，参见图3及下表：

在小信号状态下，该3dB Lange耦合器达到的技术指标：

工作频率3.1～4.5(GHz)

插损：≤0.22dB

输入输出驻波：≤1.24

其中，测试值输入驻波比(S11SWR)与输出驻波比(S22SWR)理论上应是相同值，实际测试时由于测试夹具的测试误差稍有不同。

请参阅图1及图2，作为本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的一种具体实施方式，多个所述指状微带线具体包括5条指线，分别为第一短指线4、第二长指线2、第三长指线3、第四长指线8和第五短指线9，第一短指线4一端与所述输入端口5的内侧连接；第二长指线2一端与所述隔离端口1的内侧连接；第三长指线3两端分别连接所述直通端口10和所述输入端口5；第四长指线8一端与所述耦合端口6连接；第五短指线9一端与所述直通端口10连接；所述第一短指线4和所述第五短指线9的长度L4均为3.692mm；所述第三长指线3的长度L3为7.384mm；所述第二长指线2的端部距所述输入端口5内侧的距离L5为0.084mm；所述第四长指线8的端部距所述直通端口10内侧的距离L5为0.084mm；所述隔离端口1、所述输入端口5、所述耦合端口6和所述直通端口10的长度L2均相等，L2＝0.625mm。

请参阅图1及图2，作为本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的一种具体实施方式，所述输入端口5和所述耦合端口6相邻的一侧均为斜边，所述输入端口5对应处的直角边的宽度W2为0.625mm，所述耦合端口6的斜边和外侧边的夹角θ＝135°，所述输入端口5的斜边和外侧边的夹角θ＝135°；所述隔离端口1和所述直通端口10相邻的一侧均为斜边，所述直通端口10对应处的直角边的宽度W2为0.625mm，所述隔离端口1的斜边和外侧边的夹角θ＝135°，所述直通端口10的斜边和外侧边的夹角θ＝135°。

请参阅图1及图2，作为本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的一种具体实施方式，所述键合金丝7的直径为φ25μm。

其中，作为本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的一种具体实施方式，所述基片为Al2O3陶瓷基片。

作为本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的一种具体实施方式，所述Al2O3陶瓷基片的正面和背面均溅射TiW层，厚度正面和背面的所述TiW层上溅射金层，厚度TiW层为粘附层，用来提高导体金属(金层)与Al2O3陶瓷基片的附着力，再通过磁控溅射台溅射种子层，也即厚的金层，用于后续电镀厚金层时形成连通导电层。

作为本实用新型提供的用于承受1000W的3dB Lange耦合器的一种具体实施方式，所述Al2O3陶瓷基片正面电镀耦合器电路图形，厚度4～5μm，背面电镀金层，厚度3～4μm。

本实用新型用于承受1000W的3dB Lange耦合器的制备方法，利用微波薄膜混合集成电路加工工艺实现，包括以下步骤：

在Al2O3陶瓷基片的正面和背面通过磁控溅射台溅射TiW层，厚度

正面和背面通过磁控溅射台溅射金层，厚度

通过多次光刻工艺，Al2O3陶瓷基片的正面电镀耦合器电路图形，厚度4～5μm；背面电镀金层，厚度3～4μm。

该工艺能保证电路实际制作的图形尺寸与理论设计值的偏差控制在±2.5μm以内，保证了大批量制造及批次间的良好一致性。

磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。因为是在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。