述N为4或5。
[0041]所述两对扇形贴片组201分别为第一扇形贴片组和第二扇形贴片组，第一扇形贴片组中扇形贴片的半径Rl为4.9mm, R2为6.6mm,第二扇形贴片组中扇形贴片的半径Rl为
1.3mm, R2为4.9mm。所述矩形良导体贴片202呈边长为Wp的正方形,第一扇形贴片组中扇形贴片的Wp为2.8mm,第二扇形贴片组中扇形贴片的Wp为2.6mm,两扇形贴片组中矩形良导体贴片202之间间隙G为0.8mm。
[0042]所述金属过孔的半径Rv为0.25mm。
[0043]所述矩形良导体贴片202与金属过孔连接构成蘑菇型结构，矩形良导体贴片202与金属过孔连接后的厚度等于底层介质基板104厚度h, h为0.508mm。
[0044]所述顶层介质基板102和底层介质基板104厚度相等、并压制成一体。
[0045]上述顶层介质基板102采用厚度为0.508 mm的Rogers R04003C材料介质基板，其介电常数为3.38。底层介质基板104采用厚度为0.508mm的Rogers RO 4003C材料介质基板，其介电常数为3.38。金属地层105采用铺满良导体的结构。
[0046]由于本发明采用贴片结构，改变其结构中的尺寸参数，如Rl、R2、Wp、G、Rv、N的大小会同时影响耦合器的功分比，宽带和二次谐波抑制的性能，因此可以通过调整上述尺寸的大小来实现宽带、二次谐波抑制、任意功分比输出的耦合器结构。
[0047]调整功分比的方法:
改变所提出耦合器中的R1，R2可以用来对耦合器的功率分配比进行调整，当R2、Wp、G、Rv参数不变，调整Rl的尺寸变小时，耦合系数S21将会变大，而耦合系数S31将会变小。当Rl、Wp、G、Rv参数不变，R2变小时，耦合系数S21将会变小，而耦合系数S31将会变大，由此可以得出，Rl和R2的比值可以控制耦合器任意功分比的输出。
[0048]同时实现宽带和二次谐波抑制的方法:
当需要的功分比由调整Rl和R2的比值得到时，改变Wp、G、Rv、N的值可以同时实现耦合器宽带和二次谐波抑制的功能，使得蘑菇型结构只影响耦合器的工作频率而不影响功率分配特性，同时在二次谐波频率实现信号抑制。
[0049]下面给出两组不同的仿真和实测结果对比以展示表明本发明的效果。
[0050]参见图7和图8所示，其展示的是用本发明在6.85 GHz同时实现宽带和二次谐波抑制功能的等功分输出的仿真与实测对比图，设计实例I在输出端口 203的耦合系数为
3.5±0.5dB。具体电路参数为:R1 = 4.9 mm，R2 = 6.6 mm，Wp = 2.8 mm，G= 0.8 mm，Rv=0.25 mm, N =4。该耦合器工作频率为5.6 GHz-8.1 GHz，相对带宽为36.5%z。在此工作频率范围内，端口 3与端口 2之间相位差为89° ±2°，端口 2和端口 3间幅度不平衡度小于I dB。所设计电路显示出良好的二次谐波抑制功能，在二次谐波频率实现了和少14db的谐波抑制功能。
[0051]参见图9和图10所示，其展示的是用本发明在较高工作频率点同时实现宽带和二次谐波抑制功能的大功分比输出的仿真与实测对比图，设计实例二在2端口提供6dB的耦合系数(耦合范围为6.5±0.5dB)。图中电路的参数为:Rl = 1.3 mm,R2 = 6.1 mm,ffp =
2.6 mm, G = 0.8 mm, Rv = 0.25 mm，N =5。该耦合器工作频率为5 GHz-8 GHz，相对带宽为46.2%。在此工作频率范围内，端口 3与端口 2之间相位差为90° ±6°。在二次谐波频率范围内，所设计电路显示出良好的二次谐波抑制功能，实现了和少15dB的谐波抑制功能，可见本发明可用以实现大耦合系数输出。
[0052]其中，图7和图10中，S-parameters指的是I禹合系数，Frequency指的是频率，Phase Difference (Degree)指的是相位差(度)，Simulated 指的是仿真，Measured 指的是实际。
[0053]以上的结果均在基板材料为Rogers R04003C，介电常数为3.38，基板厚度为0.508mm的真实环境下通过网络分析仪测得。通过以上仿真和测试对比图可以发现，仿真和实测曲线的吻合度较高，表明了本发明的方案切实可行。
以上是对本发明一种能同时实现宽带和二次谐波抑制并提供任意不等功分比输出的新型耦合器所提供实施例的详细介绍，同时包括了实现调整工作频率及在相应工作频率调整其功分比的方法。本文运用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。
[0054]对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，包括从上往下依次排布的扇形贴片层(101)、顶层介质基板(102)、电磁带隙层(103)、底层介质基板(104)以及金属地层(105)； 所述扇形贴片层(101)包括两对半径一大一小且圆心角均为90°的扇形贴片组(201)，每一对扇形贴片组(201)的两个扇形贴片以原点对称，相邻两个扇形贴片之间设有输出端口(203)； 所述电磁带隙层(103)阵列布置有N*N个矩形良导体贴片(202)，N为大于等于2的正整数； 所述底层介质基板(104)对应矩形良导体贴片(202)的中心设有金属过孔，金属过孔贯穿底层介质基板(104)、并分别与矩形良导体贴片(202)和金属地层(105)连接。
2.根据权利要求1所述谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，所述扇形贴片层(101)的输出端口(203)设有四个，各输出端口(203)分别连接有50欧姆微带线。
3.根据权利要求1所述谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，所述N为4或5。
4.根据权利要求1所述谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，所述两对扇形贴片组(201)分别为第一扇形贴片组和第二扇形贴片组，第一扇形贴片组中扇形贴片的半径札为1.3臟，1?2为6.1臟,第二扇形贴片组中扇形贴片的半径R丨为4.9臟，R 2为6.6臟。
5.根据权利要求1所述谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，所述矩形良导体贴片(202)呈边长为胃-勺正方形，第一扇形贴片组中^为2.6mm，第二扇形贴片组中扇形贴片中\为2.8mm，两扇形贴片组矩形良导体贴片(202)之间间隙G均为0.8mm。
6.根据权利要求1所述谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，所述两扇形贴片组金属过孔的半径1为0.25mm。
7.根据权利要求1所述谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，所述矩形良导体贴片(202)与金属过孔连接构成蘑菇型结构，矩形良导体贴片(202)与金属过孔连接后的厚度等于底层介质基板(104)厚度h, h为0.508mm。
8.根据权利要求1所述谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，所述顶层介质基板(102)和底层介质基板(104)厚度相等、并压制成一体。
9.一种谐波抑制宽带贴片耦合器调整功分比的方法，其特征是，通过调整两对扇形贴片组(201)的半径比值可以控制耦合器任意功分比的输出。
10.—种谐波抑制宽带贴片耦合器同时实现宽带和二次谐波抑制的方法，其特征是，当需要的功分比由调整两对扇形贴片组(201)的半径比值得到时，改变矩形良导体贴片(202)的边长、相邻矩形良导体之间间隙、金属过孔的半径、矩形良导体贴片(202)数量的值可以同时实现耦合器宽带和二次谐波抑制的功能，使得矩形良导体贴片(202)与金属过孔连接构成的蘑菇型结构只影响耦合器的工作频率，而不影响功率分配特性，同时在二次谐波频率实现信号抑制。
【专利摘要】本发明涉及一种谐波抑制宽带贴片耦合器及其调整功分比的方法、同时实现宽带和二次谐波抑制的方法，其结构包括从上往下依次排布的扇形贴片层、顶层介质基板、电磁带隙层、底层介质基板以及金属地层；所述扇形贴片层包括两对半径一大一小且圆心角均为90度的扇形贴片组，每一对扇形贴片组的两个扇形贴片以原点对称。相邻两个扇形贴片之间设有输出端口；所述电磁带隙层阵列布置有N*N个矩形良导体贴片，N为大于等于2的正整数；所述底层介质基板对应矩形良导体贴片的中心设有金属过孔，金属过孔贯穿底层介质基板、并分别与矩形良导体贴片和金属地层连接。发明可以同时实现宽带和二次谐波抑制功能的任意公分比输出。
【IPC分类】H01P5-12, H01P1-212
【公开号】CN104577287
【申请号】CN201510035102
【发明人】郑少勇, 周新宇, 李元新
【申请人】广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月23日