一种高方向性多层介质基板耦合器的制作方法

本发明属于电子，具体涉及一种高方向性多层介质基板耦合器。

背景技术：

1、耦合器是射频电路中一个重要的无源器件，它是不等功率的分配器件，主要功能是从信号主干道中提取出一部分信号的射频器件。一个好的耦合器不仅要求驻波小、损耗低、还应具备耦合度满足设计指标且方向性高等特点。

2、如图1所示，耦合器的原型电路为两个互相靠近的传输线，当两个传输线靠近时会产生耦合。两个所述传输线分别连接输入端口和直通端口与隔离端口和耦合端口；耦合器中输入端的信号大部分流入直通端口、一部分信号会耦合到耦合端口、还有一部分会泄露至隔离端口。虽然理论上隔离端口没有信号，由于通过耦合端口和直通端口的反射、传输线弯折、末端通路、线路辐射等非理想因素的作用不可避免的造成信号泄露，泄漏量越多则隔离度越差。耦合器的方向性通过隔离度减去耦合度来求得；传统的耦合器一般采用耦合传输线形式，当需要设计一款弱耦合器件时，由于隔离度无法仅靠修补原型电路的方法来提高，难以实现高方向性。另外微波器件的小型化设计已经成为一种发展趋势，多层介质基板布局设计是实现小型化设计的有效途径，通过该技术可以把传输线或电抗元件进行三维集成，实现小型化的目的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种高方向性多层介质基板耦合器，通过抵消杆引出耦合端口的一部分信号，使引出的信号与隔离端口泄露的信号进行反向抵消，从而有效提高隔离度，进而提高弱耦合度耦合器的方向性，同时通过多层介质基板的三维布线实现小型化。

2、本发明是通过下述技术方案实现的：

3、一种高方向性多层介质基板耦合器，包括：介质基板本体、外部电极及内部导体；

4、介质基板本体由多层介质基板叠加组成；

5、外部电极印刷于介质基板本体的外表面上，包括接地电极和四个端口电极；四个端口电极与接地电极间无电连接；耦合器设有四个端口，分别为输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口；

6、内部导体包括：抵消杆、第一传输线、第二传输线及两个以上接地条；抵消杆安装于介质基板上；第一传输线和第二传输线分别安装在不同层的两个介质基板上；两个以上接地条分成若干组，不同组的接地条分别安装在不同层的介质基板上；

7、第一传输线的两端分别连接耦合器的输入端口和直通端口，第二传输线的两端分别连接耦合器的耦合端口和隔离端口，第一传输线和第二传输线之间采取宽边耦合的形式；

8、抵消杆采用导体材质，作用于耦合端口与隔离端口之间，用于抵消隔离端口泄露的信号，提高方向性；

9、每个接地条的两端均与接地电极连接，并位于第一传输线和第二传输线之间，用于调节耦合器的耦合度偏差。

10、进一步的，所述介质基板本体由多层不同层厚的介质基板叠加组成。

11、进一步的，两个所述传输线间的距离通过调整介质基板的层数来调整。

12、进一步的，所述抵消杆与第二传输线的距离小于抵消杆与第一传输线的距离。

13、进一步的，令所述抵消杆的两端分别为a端和b端，其中a端与隔离端口的距离小于a端到耦合端口的距离、b端与耦合端口的距离小于b端口到隔离端口的距离；

14、所述抵消杆的a端处的线段与第二传输线的隔离端口处的线段间平行且产生耦合；所述抵消杆的b端处的线段与第二传输线的耦合端口处的线段间平行且产生耦合。

15、进一步的，通过改变接地条的位置和线宽，能够调节两个传输线的耦合窗口的大小、调节两个传输线之间的耦合度；

16、其中接地条的位置为每组接地条中每两个相邻的接地条之间的距离或位于不同组的接地条之间的距离。

17、进一步的，所述内部电路还包括一个以上的导体柱；导体柱沿多层介质基板的厚度方向设置，不同组的接地条间通过导体柱连接，导体柱用于加强接地条的效果。

18、有益效果：

19、(1)本发明的一种高方向性多层介质基板耦合器，包括介质基板本体、外部电极以及内部电极，外部电极印刷于介质基板本体的外表面，内部电极包括第一传输线、第二传输线、抵消杆以及两个以上接地条，第一传输线和第二传输线之间采取宽边耦合的形式，第一传输线的两端分别连接输入端口和直通端口，第二传输线的两端分别连接耦合端口和隔离端口，抵消杆作用于耦合端口与隔离端口之间，接地条位于两个传输线之间，所述高方向性多层介质基板耦合器通过抵消杆的耦合作用可以抵消隔离端口泄露的信号，从而提高隔离度来实现高方向性；所述高方向性多层介质基板耦合器通过多层介质基板实现三维集成，可实现耦合器的小型化；不同组的接地条分别安装于于不同层的介质基板上、位于第一传输线和第二传输线之间，通过接地条可以调整耦合器的耦合度偏差，能使耦合器的耦合度符合需要。

20、(2)本发明的一种高方向性多层介质基板耦合器，其介质基板本体由多层不同层厚的介质基板叠加组成，通过使用不同层厚的介质基板既可以方便调整耦合度，又可以方便调整设计厚度。

21、(3)本发明的一种高方向性多层介质基板耦合器，抵消杆的a端处的线段与第二传输线的隔离端口处的线段平行且产生耦合，抵消杆的b端处的线段与第二传输线的耦合端口处的线段间平行且产生耦合，通过抵消杆与耦合端口平行耦合产生一部分信号，使得所述一部分信号经抵消杆传输至隔离端口，并与隔离端口再次耦合，产生的信号与隔离端口泄露的信号间进行反向抵消，有效提高隔离度，进而提高方向性。

22、(4)本发明的一种高方向性多层介质基板耦合器，接地条的位置和线宽能够改变，通过改变接地条的位置和线宽能够控制两个传输线的耦合窗口的大小，从而调节两个传输线之间的耦合度，进而未调整耦合器的耦合度。

23、(5)本发明的一种高方向性多层介质基板耦合器，内部电路还包括导体柱，通过导体柱能够加强接地条的效果，令耦合器的耦合度在设计指标内。

技术特征：

1.一种高方向性多层介质基板耦合器，其特征在于，包括：介质基板本体、外部电极及内部导体；

2.如权利要求1所述一种高方向性多层介质基板耦合器，其特征在于，所述介质基板本体由多层不同层厚的介质基板叠加组成。

3.如权利要求1所述一种高方向性多层介质基板耦合器，其特征在于，两个所述传输线间的距离通过调整介质基板的层数来调整。

4.如权利要求1所述一种高方向性多层介质基板耦合器，其特征在于，所述抵消杆与第二传输线的距离小于抵消杆与第一传输线的距离。

5.如权利要求4所述一种高方向性多层介质基板耦合器，其特征在于，令所述抵消杆的两端分别为a端和b端，其中a端与隔离端口的距离小于a端到耦合端口的距离、b端与耦合端口的距离小于b端口到隔离端口的距离；

6.如权利要求1所述一种高方向性多层介质基板耦合器，其特征在于，通过改变接地条的位置和线宽，能够调节两个传输线的耦合窗口的大小、调节两个传输线之间的耦合度；

7.如权利要求1-6任一项所述一种高方向性多层介质基板耦合器，其特征在于，所述内部电路还包括一个以上的导体柱；导体柱沿多层介质基板的厚度方向设置，不同组的接地条间通过导体柱连接，导体柱用于加强接地条的效果。

技术总结
本发明公开了一种高方向性多层介质基板耦合器，属于电子技术领域，包括介质基板本体、外部电极和内部导体；介质基板本体由多层介质基板叠加组成，外部电极包括端口电极和接地电极；内部导体包括第一传输线、第二传输线、抵消杆、接地条及导体柱；两个传输线采取宽边耦合的形式；本发明在传统耦合器的基础上创造性的提出了抵消杆结构，抵消杆与耦合端口附近的第二传输线平行耦合产生信号，经过抵消杆再与隔离端口附近的第二传输线平行耦合产生信号，最终与泄露的信号进行反相抵消，有效提高隔离度，进而提高方向性；接地条和导体柱通过直接影响第一传输线和第二传输线耦合窗口大小来调节耦合度；通过多层介质基板的三维布线，能够实现器件小型化。

技术研发人员：黄勇,陈澳,王旭昌,王啸,王栋良
受保护的技术使用者：苏州市博海元件电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15