分支耦合器的制作方法

1.本发明是关于一种分支耦合器。


背景技术：

2.于现有技术中，微波电路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。然而，传统的3db分支耦合器占用了较大的电路板面积。因此，如何缩小分支耦合器的面积并维持其性能为目前所需解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，需要一种小型化的分支耦合器，以满足通信技术的要求，从而优化通信产品的设计。
4.本发明提供一种分支耦合器，适用于射频电路，其特征在于，所述分支耦合器包括输入端、第一输出端、第二输出端、隔离端、第一传输线、第二传输线、第一弯折形分支线及第二弯折形分支线。所述第一传输线电连接于所述输入端及所述第一输出端之间，且具有两个开路支节。所述第二传输线电连接于所述隔离端与所述第二输出端之间，且具有两个开路支节。所述第一弯折形分支线电连接于所述输入端及所述隔离端之间。所述第二弯折形分支线电连接于所述第一输出端及所述第二输出端之间。
5.根据本发明一实施例，所述第一弯折形分支线具有第一区段、第二区段及介于所述第一区段与所述第二区段之间的第一“u”“u”字型区段，及所述第二弯折形分支线具有第三区段、第四区段及介于所述第三区段与所述第四区段之间的第二“u”字型区段。
6.根据本发明另一实施例，所述第一区段、所述第二区段、所述第三区段及所述第四区段的宽度大于所述第一“u”字型区段及所述第二“u”字型区段的宽度。
7.根据本发明另一实施例，所述第一“u”字型区段的开口方向与所述第二“u”字型区段的开口方向相反。
8.根据本发明另一实施例，所述第一长条形传输线及所述第二长条形传输线的所述两个开路支节为鱼骨状结构。
9.根据本发明另一实施例，所述第一长条形传输线及所述第二长条形传输线的所述两个开路支节为沿着中心垂直线对称。
10.根据本发明另一实施例，所述鱼骨状结构具有一个垂直区段及四个水平区段。
11.根据本发明另一实施例，位于所述鱼骨状结构末端的所述水平区段的宽度大于其他所述水平区段的宽度。
12.根据本发明另一实施例，所述第一弯折形分支线及所述第二弯折形分支线为50欧姆微带线。
13.根据本发明另一实施例，所述第一长条形传输线及所述第二长条形传输线为53.35欧姆微带线。
附图说明
14.图1为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的结构示意图。
15.图2为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的结构尺寸示意图。
16.图3为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的s参数仿真曲线图。
17.图4为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的第一输出端与第二输出端的输出相位差异图。
18.图5为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的第一输出端与第二输出端的输出幅值差异图。
19.主要元件符号说明
20.对称轴
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ax1、ax2
21.结构尺寸
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d1-d12
22.输入端
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p1
23.第一输出端
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p2
24.第二输出端
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p3
25.隔离端
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p4
26.传输线区段
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s1-s6
27.第一开路支节
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st1、st2
28.第二开路支节
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st3、st4
29.第一传输线
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t1
30.第二传输线
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t2
31.第一弯折形分支线
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t3
32.第二弯折形分支线
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
t4
具体实施方式
33.有关本发明之系统及方法适用之其他范围将于接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是下列的详述以及具体的实施例，当提出有关分支耦合器的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。
34.请参阅图1，图1为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的结构示意图。于本发明的实施方式中，分支耦合器100为基于ax1轴及ax2轴对称。如图1中所示，分支耦合器100至少包括输入端p1、第一输出端p2、第二输出端p3、隔离端p4、第一传输线t1、第二传输线t2、第一弯折形分支线t3及第二弯折形分支线t4。其中，图1中的输入端p1、第一输出端p2、第二输出端p3及隔离端p4的传输线配置可根据用户的端口匹配需求选择具有不同阻抗的传输线，且前述端口的配置结构并不以本发明为限，可根据实际使用进行定义。
35.第一传输线t1电性连接介于输入端p1与第一端口p2之间，及第二传输线t2电性连接介于第二端口p3与隔离端p4之间。此外，第一传输线t1具有第一开路支节st1及第一开路支节st2，且第一开路支节st1与第一开路支节st2为基于ax1轴对称。第二传输线t2具有第二开路支节st3及第二开路支节st4，且第二开路支节st3与第二开路支节st4亦为基于ax1轴对称。此外，第一传输线t1与第二传输线t2为基于ax2轴对称，且第一开路支节st1、第一开路支节st2、第二开路支节st3及第二开路支节st4皆设置介于第一传输线t1与第二传输
线t2之间。
36.第三弯折形分支线t3电性连接介于输入端p1与隔离端p4之间，及第四弯折形分支线t4电性连接介于第一端口p3与第二端口p4之间。第三弯折形分支线t3具有第一区段s1、第二区段s2及第一“u”字型区段s10，而第四弯折形分支线t4具有第三区段s3、第四区段s4及第二“u”字型区段s20。其中，第三弯折形分支线t3与第四弯折形分支线t4为基于ax1轴对称。此外，第三弯折形分支线t3的第一“u”字型区段s10及第四弯折形分支线t4的第二“u”字型区段s20的開口皆朝外。換言之，第一“u”字型区段s10與第二“u”字型区段s20的開口方向相反。值得注意的是，第三弯折形分支线t3与第四弯折形分支线t4的“u”字型区结构并非用以限制本发明，只要是通过弯折的方式减小耦合器的面积，皆符合本发明的精神。此外，根据本发明一实施方式，上述传输线可为微带线，亦可为其他传输线。
37.根据本发明一实施例，第一传输线t1及第二传输线t2皆等效于35.35欧姆传输线，而第三弯折形分支线t3及第四弯折形分支线t4则等效于50欧姆传输线。但值得注意的是，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，本发明不以此为限。
38.图2为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的结构尺寸示意图。如图2所示，输入端p1与第一输出端p2之间的长度d1小于输入端p1与隔离端p4之间的长度d2。第一“u”字型区段s10的线宽小于第一区段s1及第二区段s2的线宽。第一开路支节st1、第一开路支节st2、第二开路支节st3及第二开路支节st4的所述鱼骨状结构皆具有分别垂直于第一传输线t1及第二传输线t2的一主干及垂直于主干的四个分支，第一开路支节st1与第一开路支节st2的主干的一端连接第一传输线t1的主体，另一端则连接四个分支之一者。其中，连接于主干末端的分支的线宽大于剩余三个分支的线宽。
39.根据本发明一实施例，输入端p1与第一输出端p2之间的长度d1较佳为4.48mm，输入端p1与隔离端p4之间的长度d2较佳为5.32mm。介于第一开路支节st1与第一端口之间的线宽及第一开路支节st2与第一输出端之间的线宽皆为0.46mm。第一开路支节st1、第一开路支节st2、第二开路支节st3及第二开路支节st4的总长度d7为1.67mm，主干的线宽d8为0.2mm，四个分支的长度d6皆为1.2mm。连接于主干末端的分支的线宽d10为0.47mm，剩余三个分支的线宽d9为0.2mm。此外，第一开路支节st1与第一开路支节st2于第一传输线t1上的线宽d4皆为0.25mm，而两者之间的间距d5为1.42mm。第一“u”字型区段s10的开口内部宽度d11为0.2mm、外部宽度d12为0.7mm。值得注意的是，由于第二传输线t2的结构等同且对称于第一传输线t1，第二弯折形分支线t4的结构亦等同且对称于第一折弯形分支线t3，因此第二传输线t2的结构尺寸与第一传输线t1的结构尺寸相同，第二弯折形分支线t4的结构尺寸与第一折弯形分支线t3的结构尺寸相同，在此即不重复描述以精简说明。此外，于图2的实施例中，分支耦合器的面积尺寸为4.48mm
×
6.24mm＝27.9552mm2，而传统分支耦合器的面积尺寸为7.4mm
×
9.14mm＝67.636mm2，相较之下本发明的分支耦合器的面积尺寸节省了58.7％的面积。
40.图3为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的s参数仿真曲线图。由图3可知，本发明分支耦合器s11衰减大于10db的频段大概为为4.6ghz-6.4ghz，对应中心频率为5.5ghz。s12，s13在所述频段具有3db功率损耗。其中，第一输出端、第二输出端、隔离端的参数s22，s33，s44与输入端s11相似，附图未列出。根据图3的内容，相较于传统分支耦合器，本发明的分支耦合器与传统分支耦合器的实现效果近似。
41.图4为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的第一输出端p2与第二输出端p3的输出相位差异图。根据图4中曲线c1可得知，本发明的分支耦合器的第一输出端p2与第二输出端p3在频段4.9ghz-6.2ghz具有较小的输出相位差异，具体而言，第一输出端p2与第二输出端p3的输出相位差小于10
°
。
42.图5为根据本发明一实施例所述的分支耦合器的第一输出端p2与第二输出端p3的输出幅值差异图。根据图5中曲线c2可得知，本发明的分支耦合器的第一输出端p2与第二输出端p3在频段4.9ghz-6.2ghz具有较小的幅值输出差异，具体而言，第一输出端p2与第二输出端p3的输出幅值差小于2db。
43.综上所述，根据本发明一些实施例所提出的分支耦合器，通过使用弯折形的传输线构成分支耦合器，相较于传统分支耦合器缩小58.7％的面积。另外，本发明分支耦合器在频段4.6ghz-6.4ghz具有较好的性能，s11衰减大于10db，且两输出端口的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，适合应用于移动通信产品中。
44.值得注意的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。