CN108493564A - 耦合度可调的定向耦合器及其耦合度调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耦合度可调的定向耦合器及其耦合度调节方法，该耦合度可调的定向耦合器，包括耦合线路层、第一接地层及调节柱，耦合线路层夹与所述第一接地层间隔设置，耦合线路层包括间隔设置形成耦合间隙的第一导电体和第二导电体，第一接地层设有调节区，调节区正对耦合间隙设置，且调节区内设有至少一个与调节柱套接配合的第一调节孔。该定向耦合器能够对耦合度进行微调，使得其耦合度达到实际使用要求，能够满足精密设备的需求；利用该耦合度调节方法对定向耦合器进行调节，能够获得更好的调节精度，使得定向耦合器的耦合度误差更小，进而能够满足高精密设备的需求。

Description

耦合度可调的定向耦合器及其耦合度调节方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种耦合度可调的定向耦合器及其耦合度调节方法。

背景技术

定向耦合器广泛应用于移动通信技术领域，特别在微波射频电路的设计方面尤为重要。目前，常用的定向线耦合器主要是由上下两层接地层、中间线路层(两平行耦合线)及上下两层介质层所组成。该定向耦合器的耦合度主要是由平行耦合线间的间距、介质的介电常数和耦合器部分细节的结构尺寸所共同决定。

由于加工精度有限和加工误差的存在，通常实际加工出来的定向耦合器的耦合度会有一定幅度上的波动，该种波动会在一定程度上影响某些精密系统的系统性和稳定性。而传统的可进行耦合度微调的定向耦合器基本只能从最初状态只能从一个方向改变耦合器耦合系数，且调节精度难以满足实际要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种耦合度可调的定向耦合器及其耦合度调节方法，该定向耦合器能够对耦合度进行微调，使得其耦合度达到实际使用要求，能够满足精密设备的需求；利用该耦合度调节方法对定向耦合器进行调节，能够获得更好的调节精度，使得定向耦合器的耦合度误差更小，进而能够满足高精密设备的需求。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种耦合度可调的定向耦合器，包括耦合线路层、第一接地层及调节柱，所述耦合线路层与所述第一接地层间隔设置，所述耦合线路层包括间隔设置形成耦合间隙的第一导电体和第二导电体，所述第一接地层设有调节区，所述调节区正对所述耦合间隙设置，且所述调节区内设有至少一个能供所述调节柱插入的第一调节孔。

上述耦合度可调的定向耦合器即使在制造的过程中存在误差，也可以根据第一调节孔与调节柱的配合来实现其耦合度的微调，使得其耦合度达到实际使用要求，能够满足精密设备的需求。具体地，该定向耦合器完成主体制造后，可以测定此时的定向耦合器的耦合度，根据获得测量值判断其是否符合设定要求，如不符合，则可以在第一调节孔上填充合适的调节柱来调整该定向耦合器的耦合度，使得调节后的所述定向耦合器的耦合度测量值符合要求。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述调节柱至少为两个，且至少有两个所述调节柱之间的介电常数不相同。如此可以有多种调节方式，以满足实际调节需要。

在其中一个实施例中，所述第一调节孔至少为两个，且沿所述调节区的长度方向均匀间隔设置。如此可以提高调节精度，该第一调节孔的数量越多，调节精度就越高。

在其中一个实施例中，所有所述第一调节孔的横截面形状均相同。如此可以方便计算每个第一调节孔与调节柱配合所改变的耦合度数值，便于进行量化调节，获得更高的调节精度。

在其中一个实施例中，所述第一调节孔的边缘不超出所述耦合间隙的内边缘设置。如此可以避免开挖第一调节孔时，挖到第一导电体或第二导电体，进而影响该定向耦合器的耦合精度，甚至导致该定向耦合器直接报废。

在其中一个实施例中，所述耦合线路层还包括相互耦合的第三导电体及第四导电体，所述第三导电体与所述第一导电体对接导通，所述第四导电体与所述第二导电体对接导通，且所述第一导电体与所述第二导电体平行间隔设置形成所述耦合间隙。如此设计，使得信号从其中一线路层输入端输入后，不仅仅能在直通端获得输出信号，且同时能耦合适量信号到另一线路层中。

在其中一个实施例中，该定向耦合器还包括第二接地层、第一介质层及第二介质层，所述耦合线路层设置于所述第一接地层与所述第二接地层之间，且所述第一介质层夹设于所述第一接地层与所述耦合线路层之间、以及所述第二介质层夹设于所述第二接地层与所述耦合线路层之间；

当所述第一接地层设有所述第一调节孔时，所述第一介质层设有与所述第一调节孔相通、且一一对应的第二调节孔；

当所述第二接地层设有所述第一调节孔时，所述第二介质层设有与所述第一调节孔相通、且一一对应的第二调节孔；

当所述第一接地层及第二接地层均设有所述第一调节孔时，所述第一介质层或/和所述第二介质层设有与所述第一调节孔相通、且一一对应的第二调节孔；

所述调节柱能够插入所述第一调节孔及所述第二调节孔内，且所述调节柱高度大于所述第二调节孔的深度。如此可以形成多层线路板，且可以在多层线路板上进行耦合度的微调。

在其中一个实施例中，所述第二调节孔的横截面形状与所述第一调节孔的横截面形状相同，且所述调节柱的横截面形状与所述第一调节孔的横截面形状相适配。

在其中一个实施例中，所述第一介质层的介电常数与所述第二介质层的介电常数相同。如此可以使得所述耦合线路层中的信号在奇偶模两个模式传播时具有相同的相速度，这对耦合器的方向性有很大的提升作用。

在其中一个实施例中，至少有一个所述调节柱的介电常数大于所述第一介质层的介电常数，至少有一个所述调节柱的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。如此可以进行双向调节，当测定值偏高时，可以在第一调节孔及第二调节孔中插入介电常数小于所述第一介质层的介电常数的调节柱；当测定值偏低时，可以在第一调节孔及第二调节孔中插入介电常数大于所述第一介质层的介电常数的调节柱。

另一方面，本申请还提供了一种定向耦合器的耦合度调节方法，包括如下步骤：

测试定向耦合器的耦合度，获取测量值；

将所述测量值与要求达到预设耦合度范围进行比对；

若所述测量值不在预设耦合度范围内，通过向调节区内的第一调节孔填充调节柱来调节所述定向耦合器的耦合度，使得调节后的所述定向耦合器的耦合度测量值在预设耦合度范围内。

利用上述耦合度的调节方法，便于实现耦合度的智能化调整，只要检测到某一定向耦合器不符合要求，即可驱动调节设备对该定向耦合器进行微调，已获得符合要求的定向耦合器，使得定向耦合器的耦合度误差更小，进而能够满足高精密设备的需求。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，通过向调节区内的第一调节孔填充调节柱来调节所述定向耦合器的耦合度的具体步骤如下：

若所述测量值小于预设耦合度范围的最小值，填充介电常数高于第一介质层的介电常数及第二介质层的介电常数的调节柱；

若所述测量值大于预设耦合度范围的最大值，填充介电常数低于第一介质层的介电常数及第二介质层的介电常数的调节柱。

附图说明

图1为一实施例中的定向耦合器的结构爆炸示意图

图2为图1所示的定向耦合器的俯视示意图；

图3为另一实施例中的定向耦合器的剖视示意图；

图4为图3所示的定向耦合器的结构爆炸示意图；

图5为定向耦合器的耦合度调节方法的流程示意图。

附图标记说明：

100、耦合线路层，110、第一导电体，120、第二导电体，130、耦合间隙，140、第三导电体，150、第四导电体，200、第一接地层，210、调节区，220、第一调节孔，300、第二接地层，400、第一介质层，410、第二调节孔，500、第二介质层，600、粘接层，700、调节柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中涉及的“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1及图2所示，本实施例中，该耦合度可调的定向耦合器为单层线路板，包括耦合线路层100、第一接地层200及调节柱700，耦合线路层100与第一接地层200间隔设置，耦合线路层100包括间隔设置形成耦合间隙130的第一导电体110和第二导电体120，第一接地层200设有调节区，调节区正对耦合间隙130设置，且调节区210内设有至少一个能供调节柱700插入的第一调节孔220。

上述耦合度可调的定向耦合器即使在制造的过程中存在误差，也可以根据第一调节孔220与调节柱700的配合来实现其耦合度的微调，使得其耦合度达到实际使用要求，能够满足精密设备的需求。具体地，该定向耦合器完成主体制造后，可以测定此时的定向耦合器的耦合度，根据获得测量值判断其是否符合设定要求，如不符合，则可以在第一调节孔220上填充合适的调节柱700来调整该定向耦合器的耦合度，使得调节后的定向耦合器的耦合度测量值符合要求。

需要说明的是，上述定向耦合器实际制造过程中，将耦合线路层100设置于介质基板的一板面上，第一接地层200设置于该介质基板的另一板面上，具体过程可以在现有技术中实现，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，调节柱700至少为两个，且至少有两个调节柱700之间的介电常数不相同。如此可以有多种调节方式，以满足实际调节需要。具体调节柱700的数量及类型可以根据实际需要进行设定，如可以按介电常数进行分类，相同介电常数的调节柱700为一组，一组可以设置至少两个同类型的调节柱700，也可以只有一个同类型的调节柱700为一组。

进步地，第一调节孔220至少为两个，且沿调节区210的长度方向均匀间隔设置。如此可以提高调节精度，该第一调节孔220的数量越多，调节精度就越高。同等数量的第一调节孔220的情况下，两个相邻第一调节孔220直径的间距越小，调节精度也越高。与前述调节柱700相配合，调节精度可以达到±0.1dB。具体地，该第一调节孔220的数量可为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个……

此外，所有第一调节孔220的横截面形状均相同。如此可以方便计算每个第一调节孔220与调节柱700配合所改变的耦合度数值，便于进行量化调节，获得更高的调节精度。具体地，第一类型的调节柱700与第一调节孔220配合所能调节的耦合度数值为0.1dB、第二类型的调节柱700与第一调节孔220配合所能调节的耦合度数值为0.2dB、第三类型的调节柱700与第一调节孔220配合所能调节的耦合度数值为0.3dB、第四类型的调节柱700与第一调节孔220配合所能调节的耦合度数值为-0.1dB。当需要调整耦合度时，可以采用上述类型的调节柱700进行组合，如第一调节孔220为三个时，通过填充两个第一类型的调节柱700和一个第三类型的调节柱700，或填充两个第二类型的调节柱700和一个第一类型的调节柱700，即可实现约4dB的耦合度调节量。

如图2所示，在上述实施例的基础上，第一调节孔220的边缘不超出耦合间隙130的内边缘设置。由于定向耦合器在制造的过程中，先将各个线路层叠合成线路板，然后再在预设的调节区210进行钻孔操作，上述设计可以避免开挖第一调节孔220时，挖到第一导电体110或第二导电体120，进而影响该定向耦合器的耦合精度，甚至导致该定向耦合器直接报废。

如图1所示，在上述实施例的基础上，耦合线路层100还包括相互耦合的第三导电体140及第四导电体150，第三导电体140与第一导电体110对接导通，第四导电体150与第二导电体120对接导通，且第一导电体110与第二导电体120平行间隔设置形成耦合间隙130。如此设计，使得信号从其中一线路层输入端输入后，不仅仅能在直通端获得输出信号，且同时能耦合适量信号到另一线路层中。

需要说明的是，如图3及4所示，该定向耦合器为双层线路板，此时定向耦合器还包括第二接地层300，耦合线路层100设置于第一接地层200与第二接地层300之间。如此可以在第二接地层300设有调节区210，而第一接地层200未设有调节区210，如此该第一调节孔220设置于第二接地层300，如此亦可进行耦合度的微调。在另一实施例中，该第一接地层200及第二接地层300均设有调节区210，如此在第一接地层200及第二接地层300上开设第一调节孔220，来与调节柱700进行配合，实现耦合度的微调。

具体地，如图3及图4所示，该定向耦合器还包括第一介质层400及第二介质层500，第一介质层400夹设于第一接地层200与耦合线路层100之间，第二介质层500夹设于第二接地层300与耦合线路层100之间；

当第一接地层200设有第一调节孔220时，第一介质层400设有与第一调节孔220相通、且一一对应的第二调节孔410；

当第二接地层300设有第一调节孔220时，第二介质层500设有与第一调节孔220相通、且一一对应的第二调节孔410；

当第一接地层200及第二接地层300均设有第一调节孔220时，第一介质层400或/和第二介质层500设有与第一调节孔220相通、且一一对应的第二调节孔410；

其中，调节柱700能够插入第一调节孔220及第二调节孔410内，且该调节柱700高度大于第二调节孔410的深度。如此可以形成多层线路板，且可以在多层线路板上进行耦合度的微调。

需要说明的是，该第一调节孔220及第二调节孔410可以是任意形状的孔，如圆孔、椭圆孔、多边形孔、环形孔等等，在此不做限制。本实施例中，该第一调节孔220及第二调节孔410均为圆孔，方便加工制造。

该第一介质层400、第二介质层500及耦合线路层100通过粘接层600固定成一体。

具体到本实施例中，该第一调节孔220设置于第一接地层200上，该第二调节孔410设置于第一介质层400上；且第二调节孔410的横截面形状与第一调节孔220的横截面形状相同，调节柱700的横截面形状与第一调节孔220的横截面形状相适配。如此可以方便插入调节柱700，且便于量化统计调节柱700与第一调节孔220及第二调节孔410的配合调节参数，可参考上述调节柱700与第一调节孔220的调节举例。

在一个实施例中，该调节柱700设有向内凹设的连接部或向外凸出的外接部。如此可以通过特定的工具与连接部或外接部连接，将调节柱700插入或拔出第一调节孔220、第二调节孔410上，方便操作者或机械手进行调节柱700的填充及去除工作。

在上述任一实施例的基础上，第一介质层400的介电常数与第二介质层500的介电常数相同。如此可以使得耦合线路层100中的信号在奇偶模两个模式传播时具有相同的相速度，这对耦合器的方向性有很大的提升作用。

进一步地，至少有一个调节柱700的介电常数大于第一介质层400的介电常数，至少有一个调节柱700的介电常数小于第一介质层400的介电常数。如此可以进行双向调节，当测定值偏高时，可以在第一调节孔220及第二调节孔410中插入介电常数小于第一介质层400的介电常数的调节柱700；当测定值偏低时，可以在第一调节孔220及第二调节孔410中插入介电常数大于第一介质层400的介电常数的调节柱700。

需要说明的是，该调节柱700为介质柱，该第一介质层400为介质基板，该第二介质层500为另一介质基板。

如图5所示，另一实施例中，还提供了一种定向耦合器的耦合度调节方法，包括如下步骤：

测试定向耦合器的耦合度，获取测量值；

将测量值与要求达到预设耦合度范围进行比对；

若测量值不在预设耦合度范围内，通过向调节区内的第一调节孔或第一调节孔及第二调节孔填充调节柱来调节定向耦合器的耦合度，使得调节后的定向耦合器的耦合度测量值在预设耦合度范围内。

利用上述耦合度的调节方法，便于实现耦合度的智能化调整，只要检测到某一定向耦合器不符合要求，即可驱动调节设备对该定向耦合器进行微调，已获得符合要求的定向耦合器，使得定向耦合器的耦合度误差更小，进而能够满足高精密设备的需求。

需要说明的是，该预设耦合度范围可通过设定的耦合度及其容差范围得到，也可以根据客户的要求进行设定。

若测量值在预设耦合度范围内，则无需进行调节孔的填充。此时可以认为该定向耦合器符合要求，属于合格产品。

进一步地，通过向调节区210内的第一调节孔填充调节柱来调节定向耦合器的耦合度的具体步骤如下：若测量值小于预设耦合度范围的最小值，填充介电常数高于第一介质层的介电常数及第二介质层的介电常数的调节柱；若测量值大于预设耦合度范围的最大值，填充介电常数低于第一介质层的介电常数及第二介质层的介电常数的调节柱。如此较于现有技术，可以从两个方向(高于或低于预设耦合度范围的方向)进行改变，能够提高定向耦合器的成品率。

该第一调节孔或第二调节孔可以在定向耦合器进行耦合度测量之前进行制造好，也可以测量之后在进行制造。在本具体实施例中，该第一调节孔及第二调节孔在进行耦合度测量之前已经制造好。

该定向耦合器的耦合度调节方法可应用于前述定向耦合器中，便于调节该定向耦合器的耦合度，使其满足客户要求。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种耦合度可调的定向耦合器，其特征在于，包括耦合线路层、第一接地层及调节柱，所述耦合线路层与所述第一接地层间隔设置，所述耦合线路层包括间隔设置形成耦合间隙的第一导电体和第二导电体，所述第一接地层设有调节区，所述调节区正对所述耦合间隙设置，且所述调节区内设有至少一个能供所述调节柱插入的第一调节孔。

2.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述调节柱至少为两个，且至少有两个所述调节柱之间的介电常数不相同。

3.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一调节孔至少为两个，且沿所述调节区的长度方向均匀间隔设置。

4.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一调节孔的边缘不超出所述耦合间隙的内边缘设置。

5.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述耦合线路层还包括相互耦合的第三导电体及第四导电体，所述第三导电体与所述第一导电体对接导通，所述第四导电体与所述第二导电体对接导通，且所述第一导电体与所述第二导电体平行间隔设置形成所述耦合间隙。

6.根据权利要求1至5任一项所述的定向耦合器，其特征在于，还包括第二接地层、第一介质层及第二介质层，所述耦合线路层设置于所述第一接地层与所述第二接地层之间，且所述第一介质层夹设于所述第一接地层与所述耦合线路层之间、以及所述第二介质层夹设于所述第二接地层与所述耦合线路层之间；

当所述第一接地层设有所述第一调节孔时，所述第一介质层设有与所述第一调节孔相通、且一一对应的第二调节孔；

当所述第二接地层设有所述第一调节孔时，所述第二介质层设有与所述第一调节孔相通、且一一对应的第二调节孔；

当所述第一接地层及第二接地层均设有所述第一调节孔时，所述第一介质层或/和所述第二介质层设有与所述第一调节孔相通、且一一对应的第二调节孔；

所述调节柱能够插入所述第一调节孔及所述第二调节孔内，且所述调节柱高度大于所述第二调节孔的深度。

7.根据权利要求6所述的定向耦合器，其特征在于，所述第二调节孔的横截面形状与所述第一调节孔的横截面形状相同，且所述调节柱的横截面形状与所述第一调节孔的横截面形状相适配。

8.根据权利要求7所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一介质层的介电常数与所述第二介质层的介电常数相同。

9.根据权利要求7所述的定向耦合器，其特征在于，至少有一个所述调节柱的介电常数大于所述第一介质层的介电常数，至少有一个所述调节柱的介电常数小于所述第一介质层的介电常数。

10.一种定向耦合器的耦合度调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

测试定向耦合器的耦合度，获取测量值；

将所述测量值与要求达到预设耦合度范围进行比对；

若所述测量值不在预设耦合度范围内，通过向调节区内的第一调节孔填充调节柱来调节所述定向耦合器的耦合度，使得调节后的所述定向耦合器的耦合度测量值在预设耦合度范围内。

11.根据权利要求10所述的耦合度调节方法，其特征在于，通过向调节区内的第一调节孔填充调节柱来调节所述定向耦合器的耦合度的具体步骤如下：

若所述测量值小于预设耦合度范围的最小值，填充介电常数高于第一介质层的介电常数及第二介质层的介电常数的调节柱；

若所述测量值大于预设耦合度范围的最大值，填充介电常数低于第一介质层的介电常数及第二介质层的介电常数的调节柱。