CN103066360A - 双层基片集成波导耦合器 - Google Patents

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陈良
付强
汪晓光
邓龙江
熊林
谢建良
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Abstract

双层基片集成波导耦合器，涉及属于微波技术。本发明包括上下平行重叠的两块基片，两排平行的金属化通孔贯穿重叠的两块基片，形成上方的第一基片集成波导和下方的第二基片集成波导；垂直于前两排金属化通孔的第三排金属化通孔贯穿设置两个基片集成波导重叠的端口；两个基片集成波导通过方形耦合孔耦合，方形耦合孔的中心点位于耦合器的轴线上。本发明端口的反射很小，损耗很低。

Description

双层基片集成波导耦合器
技术领域
本发明涉及属于微波技术。
背景技术
如今，对微波、毫米波电路的集成度要求越来越高。作为电路基础元素的各种元件自然要求在减小体积上有所突破；不仅如此，对于多端口器件而言，端口在结构上的自由度也必然会越来越高。基于基片集成波导的各类器件在满足大功率、高Q值的要求下，做到了减小体积的要求，因此在保证这种优势的前提下，提高端口自由度是很有意义的。
近几年来，国内外对基于基片集成波导的各类器件做了很深入的理论研究。以耦合器为例，采用Chebyshev原理引入多孔耦合机制的方法较为通用；耦合孔的选择一般选择圆形孔或是椭圆孔。这种设计方法可以得到较好的设计指标，但是设计周期较为复杂。相对而言，单个方形耦合孔耦合机制在设计过程中具有简单、有效、快速的优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有低损耗、低反射耦合传输性能的新型反向定向耦合器。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，双层基片集成波导耦合器，包括上下平行重叠的两块基片，两排平行的金属化通孔贯穿重叠的两块基片，形成上方的第一基片集成波导和下方的第二基片集成波导；垂直于前两排金属化通孔的第三排金属化通孔贯穿设置两个基片集成波导重叠的端口；两个基片集成波导通过方形耦合孔耦合，方形耦合孔的中心点位于耦合器的轴线上。
所述金属化通孔为等间距直线排列，且排列直线垂直于耦合器的轴线。
本发明的有益效果是：
1）该耦合器与典型的反向定向耦合器相比，仅有输入端口和耦合端口，无隔离端口和直通端口。
2）端口的反射很小，损耗很低。
3）与基于矩形波导的耦合器相比，体积大大减小；更有利于集成到微波集成电路中。
4）采用单个方形耦合孔，实现了宽带宽的要求，并且工艺上容易实现。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
图2为本发明的俯视图，其中A——B、C——D为辅助线。
图3为本发明沿轴线剖开状态示意图。
图4为本发明沿轴线剖面图（A-B向）。
图5为本发明结果的S参数曲线图。
图6为实施例的参数示意图。
具体实施方案
本发明的双层基片集成波导耦合器包括上下平行重叠设置的第一基片集成波导1和第二基片集成波导2，有一排金属化通孔贯穿重叠的两个波导的同侧端口；上方的第一基片集成波导1的下宽壁与下方的第二基片集成波导2的上宽壁设有方形耦合孔3，两个集成波导通过方形耦合孔3耦合，方形耦合孔3的中心点位于耦合器的轴线上。
所述金属化通孔为等间距直线排列，且排列直线垂直于耦合器的轴线。
作为一个实施例，参见图2~6，本发明在Ka波段实现了双层基片集成波导方孔耦合器，该耦合器中采用的第一基片集成波导和第二基片集成波导的长度均为20mm，厚度均为1.5mm，宽度为8mm；金属化孔的半径为0.15mm，相邻两金属化孔中心间距为1mm；俯视图（图2）中两排孔之间的间距为6mm，即上下两排通孔之间的距离，以通孔圆心距离计算；图2中，方形耦合孔的长度为1mm，宽度为3mm，厚度为0.1mm（分布于上下两个集成波导上的耦合孔厚度之和），中心位置为横向辅助线与纵向辅助线的交点，到基片集成波导端口一侧（A侧）的距离为16.5mm，到基片集成波导另一侧（B侧）的距离3.5mm，到两侧壁（C、D侧壁）的距离均为4mm。
实验得到的S参数的结果如图5所示，在27.9GHz至31.9GHz频段内，回波损耗低于-30dB，插入损耗优于-0.2dB。

Claims (3)

1.双层基片集成波导耦合器，其特征在于，包括上下平行重叠的两块基片，两排平行的金属化通孔贯穿重叠的两块基片，形成上方的第一基片集成波导（1）和下方的第二基片集成波导（2）；垂直于前两排金属化通孔的第三排金属化通孔贯穿设置两个基片集成波导重叠的端口；两个基片集成波导通过方形耦合孔耦合，方形耦合孔的中心点位于耦合器的轴线上。
2.如权利要求1所述的双层基片集成波导耦合器，其特征在于，所述金属化通孔为等间距直线排列，且排列直线垂直于耦合器的轴线。
3.如权利要求1所述的双层基片集成波导耦合器，其特征在于，所述第一基片集成波导和第二基片集成波导的长度均为20mm，厚度均为1.5mm，宽度为8mm；金属化孔的半径为0.15mm，相邻两金属化孔之间的孔间距为1mm；排孔之间的间距为6mm；方形耦合孔的长度为1mm，宽度为3mm，厚度为0.1mm；方形耦合孔的中心点到基片集成波导开放端的直线距离为16.5mm，到基片集成波导的封闭端距离为3.5mm，到两侧壁均为4mm。
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