CN110071355B - 一种基于芯片的定向耦合器及集成结构 - Google Patents

一种基于芯片的定向耦合器及集成结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于芯片的定向耦合器及集成结构，所述定向耦合器包括输入端、输出端、耦合端、隔离端、耦合线、信号传输线、电控可调谐单元以及慢波补偿结构或/和枝节补偿结构，隔离端集成了片上负载；在射频前端模块领域的应用中，定向耦合器与电控可调谐单元、均值功放、峰值功放、移相匹配合成电路和功放晶体管通过微带电路连接，形成多赫蒂、序列、差分、低噪放等电路的单片集成；在微波测试系统领域的应用中，定向耦合器与混频器、漏级馈电、栅极馈电、功放通过微带电路连接构成主芯片，功率均衡电路或/和反射测量电路构成辅助芯片，主芯片与辅助芯片通过芯片上表面的焊盘间键合或将辅助芯片背面的焊盘直接焊接到主芯片的微带电路上的方式进行连接，形成异质芯片的片上集成。

Description

一种基于芯片的定向耦合器及集成结构
技术领域
本发明涉及耦合及微波芯片领域，特别是涉及一种基于芯片的定向耦合器及集成结构。
背景技术
现代微波通信系统中，定向耦合器作用在于分别从正向和反向信号传输通道中耦合出一定功率的信号，并由后续电路进行处理。定向耦合器已经逐步取代传统微波开关电路、环形器电路，实现真正的双工能力，降低了系统功耗，减小了插入损耗，减小了系统体积，使系统性能显著提高。
目前，定向耦合器的应用十分广泛。定向耦合器在射频前端模块(FEM)领域的应用最为典型的是功放，包括多赫蒂类型、序列类型以及低噪放(LNA)类型等功放，这些功放在4G、5G移动通信系统等领域有广泛应用。定向耦合器在微波测试系统领域的应用是分别从入射端和出射端耦合出一部分信号，用于功率均衡或者反射测量，主要应用于矢量网络分析仪、集成电路测试基台、大信号毫米波扩频模块等方面。
但是，现有定向耦合器的应用主要采用基板实现与集成技术，有两种实现方式：一种是封装成同轴或波导接口，集成到通信系统中；另一种是在基板上制作电路图形，形成定向耦合器。正向输入电路可以是封装后的芯片，也可以是未封装的裸芯片，可以通过键合线等方式连接到定向耦合器各端口。因此，这样的基板实现与集成技术存在如下缺点：
(a)体积过大
定向耦合器不是集成在芯片中，基板实现与集成的面积过大，不适宜放入手机等便携式设备中。
(b)性能不佳
基板实现的定向耦合器，与未封装裸芯片之间的连接要依靠键合线，与封装后器件及辅助电路之间的连接要依靠微带线电路。这些连接用的键合线、微带电路都会造成插入损耗、回波损耗、功耗等性能的恶化，并使系统的可靠性显著下降。此外，由于键合线很薄且脆弱，这种集成的定向耦合器也不适用于航空航天等高可靠性要求的应用领域。
(c)成本较高
系统中其他器件和裸芯片的封装价格通常会超过芯片本身。裸芯片与基板电路连接采用的共晶焊，并且键合工艺通常需要超净空间环境以及共晶焊台和键合机等设备，在专业有素的工人操作下完成，以致应用成本过高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺点和不足，提出一种基于芯片的定向耦合器及集成结构,通过将定向耦合器在芯片上设计制造，并与系统中其他功能模块集成在一起，减小了定向耦合器及整个系统的占用面积，改善了其方向性、隔离度等指标，提高了定向耦合器的工作带宽，增强了整个系统的可靠性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于芯片的定向耦合器，包括输入端、输出端、耦合端、隔离端、耦合线、信号传输线和电控可调谐单元，所述定向耦合器设置在芯片衬底上，还包括慢波补偿结构或/和枝节补偿结构；所述信号传输线连接输入端和输出端，耦合线连接耦合端和隔离端；所述隔离端集成了片上负载。
进一步地，所述慢波补偿结构采用一种在非传输线金属层的周期性栅格慢波补偿结构。
进一步地，所述枝节补偿结构采用“伞形”补偿结构或“金字塔形”补偿结构；所述“伞形”补偿结构是由在线路上设计的若干“伞形”突出部构成；所述“金字塔形”补偿结构是由在线路上设计的若干“金字塔形”突出部构成。
基于芯片设计的定向耦合器，由于结构和特性，定向耦合器的隔离度和方向性指标虽然有所改善，但效果不是特别好。本方案设计的定向耦合器采取慢波补偿结构或/和枝节补偿结构对信号进行补偿，并在结构上选用补偿性能尚佳的期性栅格慢波补偿结构以及“伞形”补偿结构或“金字塔形”补偿结构，其中“伞形”补偿结构或“金字塔形”补偿结构是在耦合线、信号传输线等线路上设计一些“伞形”和“金字塔形”突出部构成。上述设计，使定向耦合器的方向性和隔离度等指标得到明显改善。
进一步地，所述定向耦合器由若干个小耦合段级联而成，每个耦合段电长度为1°～10°；所述定向耦合器的芯片占用面积小于2.5×2.5mm2、方向性达到10dB以上。
一般的定向耦合器每个耦合段耦合系数不同，但电长度都是90°。本方案中将若干个级联的小耦合段设计于芯片上，使得每个耦合段均远小于90°电长度，典型的情况下只有1°～10°电长度，优点是大大缩小了耦合段长度，进而减小了所需占用的芯片面积，也使得方向性更佳。
进一步地，所述片上负载的工作频率可以达到50GHz以上。
现有技术在基板电路上实现的定向耦合器，需要在基板上焊接匹配负载电阻，这些负载电阻通常并不是基于芯片的，是封装后的表贴元件，因此带宽特性不好，很难应用于10GHz以上的毫米波频段。结合前面所述，将定向耦合器的隔离端与匹配的片上负载设计集成在一起，实现了芯片级集成。由于设计时可以将定向耦合器以及片上负载联合仿真，因此不需要拘泥于50Ω匹配条件，可以根据定向耦合器隔离端的输出阻抗情况优化片上负载设计，实现更好的定向耦合器整体性能。上述片上负载可以达到50GHz以上工作频率，远高于封装后表贴负载的10GHz工作频率上限，因此本方案实现的定向耦合器的工作带宽可以达到50GHz以上。
进一步地，在所述定向耦合器的信号传输线和耦合线之间的合适位置设置一个电控可调谐单元，所述定向耦合器的耦合系数调节范围为2dB～10dB。
通过设计上述电控可调谐单元，使得定向耦合器具有调谐功能，可以通过偏压调节耦合度等指标，实现了耦合系数的可调节，进而提高多赫蒂、序列、差分、低噪放等功放的设计灵活性，改进了输出功率和效率等指标。
进一步地，所述输入端、输出端、耦合端分别连接有焊盘，焊盘设置于芯片正面或反面，焊盘为“G-S-G”或“G-S”结构。
上述焊盘分别形成输入端焊盘10、输出端焊盘11、耦合端焊盘12，这些焊盘采用“地-信号-地”(即G-S-G)或“地-信号”(即G-S)的结构形式，焊盘既可以设置在芯片正面，也可以通过“金属化过孔”设置在芯片背面，实现定向耦合器在芯片的正面或反面均可输入输出。正面输出优点是方便与其他电路进行芯片级集成，背面输出的优点是方便封装，无需采用金丝键合，可以直接将芯片焊接到封装基板的电路上。
进一步地，所述芯片衬底的材质包括GaAs、GaN等三五族化合物半导体材料或CMOS-RF、SOI等硅基半导体材料。
进一步地，所述定向耦合器设计为双定向耦合器；所述双定向耦合器还包括反向耦合端、反向隔离端和反向耦合线，所述反向耦合线连接反向耦合端和反向隔离端；所述耦合线与反向耦合线分别设置于信号传输线的两侧；在所述定向耦合器的信号传输线(5)和反向耦合线(15)之间的合适位置设置若干个电控可调谐单元(16)，所述双定向耦合器的正向及反向耦合系数调节范围为2dB～10dB。
定向耦合器包括单定向耦合器和双定向耦合器，双定向耦合器通常在单定向耦合器的基础上设计而成，前面所述的定向耦合器一般指单定向耦合器。本方案中设计的双定向耦合器采用了一种紧凑型设计结构。这种结构的耦合线与反向耦合线不是串联的，而是分置于信号传输线的两侧。这种结构的优点是：芯片实现长度方向与定向耦合器(即指单定向耦合器)没有显著增加，只是宽度方向有所增加，成本低，并且输入输出直通电路长度没有显著增加也使插入损耗、驻波比等指标得到优化。
一种定向耦合器的集成结构，如前所述的定向耦合器与芯片上其他功能模块连接构成集成结构。
上述的定向耦合器集成结构解决了系统中不同功能电路间连接问题，去掉了封装、共晶焊、键合等环节，大大提升了性能和可靠性。
进一步地，所述其他功能模块包括电控可调谐单元、均值功放、峰值功放、移相匹配合成电路和功放晶体管，所述定向耦合器与前述电控可调谐单元、均值功放、峰值功放、移相匹配合成电路和功放晶体管通过微带电路连接，形成单片集成。
该集成是定向耦合器在射频前端模块(FEM)领域特别是多赫蒂、序列、差分、低噪放类型功放的典型应用。
进一步地，所述其他功能模块包括混频器、漏级馈电单元、栅极馈电单元、功放单元以及功率均衡电路或/和反射测量电路；所述定向耦合器与前述混频器、漏级馈电单元、栅极馈电单元、功放单元通过微带电路连接，构成采用三五族化合物半导体材料的主芯片；前述功率均衡电路或/和反射测量电路构成采用硅基半导体材料的辅助芯片；上述主芯片与辅助芯片采用主芯片、辅助芯片上表面的焊盘间键合或将辅助芯片背面的焊盘直接焊接到主芯片的微带电路上的方式进行连接，形成异质芯片的片上集成。
该集成是定向耦合器在微波测试系统领域，典型如矢量网络分析仪、集成电路测试基台、大信号毫米波扩频模块等应用中的功率均衡或/和反射测量子系统方面的典型应用。这样的设计将定向耦合器与其他主要功能模块集成为主芯片，将定向耦合器与其他次要功能如功率均衡、反射测量电路集成为辅助芯片，再通过芯片的不同方式进一步连接集成，无需封装和键合，可以实现矢量网络分析仪、集成电路测试基台、大信号毫米波扩频模块等大型复杂微波测试系统的性能提升、体积缩小、集成度提升、成本降低、可靠性提升。
进一步地，所述微带电路包括阻抗匹配模块。
上述集成采用微带电路连接，并且微带电路包括阻抗匹配模块，具有阻抗匹配功能，进一步提升了连接性能。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1.定向耦合器由若干个小耦合段级联而成，每个耦合段均远小于90°电长度，大大缩小了耦合段长度，使得定向耦合器的芯片占用面积较小；
2.定向耦合器采取慢波补偿结构或/和枝节补偿结构对信号进行补偿，并在结构上选用补偿性能尚佳的周期性栅格慢波补偿结构以及“伞形”或“金字塔形”补偿结构，使定向耦合器的方向性和隔离度等指标得到明显改善；
3.定向耦合器的隔离端集成了片上负载，可以通过将定向耦合器以及片上负载联合仿真，根据隔离端的输出阻抗情况优化设计片上负载，提高定向耦合器整体性能，使其工作带宽达到50GHz以上；
4.在芯片上将定向耦合器与其他功能模块进行了集成，解决了系统中不同功能电路间连接问题，去掉了封装、共晶焊、键合等环节，大大提升了系统的性能和可靠性，降低了整个系统的应用成本。
附图说明
图1为集成于芯片的定向耦合器版图；
图2为具有“金字塔形”补偿结构的定向耦合器版图；
图3为集成于芯片的双定向耦合器版图；
图4为基于定向耦合器的单片集成多赫蒂功放版图；
图5为应用于微波测试系统的单片集成射频前端版图。
图中标记：1-输入端，2-输出端，3-耦合端，4-隔离端，5-信号传输线，6-耦合线，7-栅格慢波补偿结构，8-“伞形”补偿结构，9-“金字塔形”补偿结构，10-输入端焊盘，11-输出端焊盘，12耦合端焊盘，13-反向耦合端，14-反向隔离端，15-反向耦合线，16-电控可调谐单元，17-峰值功放，18-均值功放，19-移相匹配合成电路，20-混频器，21-漏级馈电单元，22-栅极馈电单元，23-功放单元。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种基于芯片的定向耦合器，包括输入端1、输出端2、耦合端3、隔离端4、耦合线6、信号传输线5和电控可调谐单元16，所述定向耦合器设置在芯片衬底上，还包括慢波补偿结构或/和枝节补偿结构；所述信号传输线5连接输入端1和输出端2，耦合线6连接耦合端3和隔离端4；所述隔离端4集成了片上负载。
进一步地，所述慢波补偿结构采用一种在非传输线金属层的周期性栅格慢波补偿结构7。所述枝节补偿结构采用“伞形”补偿结构8；所述“伞形”补偿结构8是由在线路上设计的若干“伞形”突出部构成。
基于芯片设计的定向耦合器，由于结构和特性，定向耦合器的隔离度和方向性指标虽然有所改善，但效果不是特别好。本方案设计的定向耦合器采取慢波补偿结构或/和枝节补偿结构对信号进行补偿，并在结构上选用补偿性能尚佳的期性栅格慢波补偿结构7以及“伞形”补偿结构8，其中“伞形”补偿结构是8在耦合线6、信号传输线5等线路上设计一些“伞形”突出部构成。上述设计，使定向耦合器的方向性和隔离度等指标得到明显改善。
进一步地，所述定向耦合器由若干个小耦合段级联而成，每个耦合段电长度为1°～10°；所述定向耦合器的芯片占用面积小于2.5×2.5mm2、方向性达到10dB以上。
一般的定向耦合器每个耦合段耦合系数不同，但电长度都是90°。本方案中将若干个级联的小耦合段设计于芯片上，使得每个耦合段均远小于90°电长度，典型的情况下只有1°～10°电长度，优点是大大缩小了耦合段长度，进而减小了所需占用的芯片面积，也使得方向性更佳。上述定向耦合器的芯片占用面积较小，完全可以工艺实现。
进一步地，所述片上负载的工作频率可以达到50GHz以上。
现有技术在基板电路上实现的定向耦合器，需要在基板上焊接匹配负载电阻，这些负载电阻通常并不是基于芯片的，是封装后的表贴元件，因此带宽特性不好，很难应用于10GHz以上的毫米波频段。结合前面所述，将定向耦合器的隔离端4与匹配的片上负载设计集成在一起，实现了芯片级集成。由于设计时可以将定向耦合器以及片上负载联合仿真，因此不需要拘泥于50Ω匹配条件，可以根据定向耦合器隔离端4的输出阻抗情况优化片上负载设计，实现更好的定向耦合器整体性能。上述片上负载可以达到50GHz以上工作频率，远高于封装后表贴负载的10GHz工作频率上限，因此本方案实现的定向耦合器的工作带宽可以达到50GHz以上。
进一步地，在所述定向耦合器的信号传输线5和耦合线6之间的合适位置设置一个电控可调谐单元16，所述定向耦合器的耦合系数调节范围为2dB～10dB。
现有技术实现的定向耦合器，通常耦合系数不可调。通过上述设计，在级联的耦合段之间的合适位置设置若干个电控可调谐单元16，使得定向耦合器具有调谐功能，可以通过偏压调节耦合度等指标，实现了耦合系数的可调节。所述电控可调谐单元16最典型的是变容二极管，通过外加电压控制变容二极管处于不同的电容状态，从而使定向耦合器的耦合系数可调。优点是应用于多赫蒂、序列等类型功放时，电控可调耦合系数的定向耦合器可以提升设计的灵活性，进一步改进功放的功率输出及效率等指标。
进一步地，所述输入端1、输出端2、耦合端3分别连有焊盘，焊盘设置于芯片正面或反面，焊盘为“G-S-G”或“G-S”结构。
上述焊盘分别形成输入端焊盘10、输出端焊盘11、耦合端焊盘12，这些焊盘采用“地-信号-地”(即G-S-G)或“地-信号”(即G-S)的结构形式，焊盘既可以设置在芯片正面，也可以通过“金属化过孔”设置在芯片背面，实现定向耦合器在芯片的正面或反面均可输入输出。正面输出优点是方便与其他电路进行芯片级集成，背面输出的优点是方便封装，无需采用金丝键合，可以直接将芯片焊接到封装基板的电路上。
进一步地，所述芯片衬底的材质包括GaAs、GaN等三五族化合物半导体材料或CMOS-RF、SOI等硅基半导体材料。
实施例2
如图2所示，与实施例1的区别在于：所述定向耦合器的枝节补偿结构采用“金字塔形”补偿结构9；所述“金字塔形”补偿结构9是由在线路上设计的若干“金字塔形”突出部构成。
“金字塔形”补偿结构9与实施例1中采用的“伞形”补偿结构8，均具有优异的补偿性能，在具体应用中可择其一使用。采用“金字塔形”补偿结构9的定向耦合器的方向性和隔离度等指标也具有明显改善。
实施例3
如图3所示，与实施例1或实施例2的区别在于：所述定向耦合器设计为双定向耦合器；所述双定向耦合器还包括反向耦合端13、反向隔离端14和反向耦合线15，所述反向耦合线15连接反向耦合端13和反向隔离端14；所述耦合线6与反向耦合线15分别设置于信号传输线5的两侧；在所述定向耦合器的信号传输线(5)和反向耦合线(15)之间的合适位置设置若干个电控可调谐单元(16)，所述双定向耦合器的正向及反向耦合系数调节范围为2dB～10dB。
定向耦合器包括单定向耦合器和双定向耦合器，双定向耦合器通常在单定向耦合器的基础上设计而成，前面所述的定向耦合器一般指单定向耦合器。一般情况下采用串联的2个单定向耦合器实现双定向耦合器存在如下缺点：长度大约是两个单定向耦合器，芯片实现长度方向可能会超过3mm，造成成本上升。信号传输线5及耦合线6的长度加倍也使插入损耗、驻波比等指标恶化。
本方案中设计的双定向耦合器采用了一种紧凑型设计结构。这种结构的耦合线6与反向耦合线15不是串联的，而是分置于信号传输线5的两侧。这种结构的优点是：芯片实现长度方向与定向耦合器(即指单定向耦合器)没有显著增加，只是宽度方向有所增加，成本低，并且输入输出直通电路长度没有显著增加也使插入损耗、驻波比等指标得到优化。
实施例4
如图4所示，本实施例提供了一种定向耦合器的集成结构，将实施例1、实施例2或实施例3所述的定向耦合器与芯片上其他功能模块连接构成集成结构。所述其他功能模块包括电控可调谐单元16、均值功放18、峰值功放17、移相匹配合成电路19和多赫蒂功放晶体管，所述定向耦合器与前述电控可调谐单元16、均值功放18、峰值功放17、移相匹配合成电路19和多赫蒂功放晶体管通过微带电路连接，形成单片集成。所述微带电路包括阻抗匹配模块。
一般地，定向耦合器在射频前端模块(FEM)领域的典型应用是在功放方面，功放包括了多赫蒂、序列、差分、低噪放(LNA)等类型。而本实施例的集成结构是定向耦合器在射频前端模块领域中的多赫蒂类型功放应用，这样的定向耦合器集成结构也适用于序列功放、低噪放(LNA)功放等应用场合，其解决了系统中不同功能电路间连接问题，去掉了封装、共晶焊、键合等环节，大大提升了性能和可靠性。
实施例5
如图5所示，本实施例提供了一种定向耦合器的集成结构，将实施例1、实施例2或实施例3所述的定向耦合器与芯片上其他功能模块连接构成集成结构。
所述其他功能模块包括混频器20、漏级馈电单元21、栅极馈电单元22、功放单元23以及功率均衡电路或/和反射测量电路；所述定向耦合器与前述混频器20、漏级馈电单元21、栅极馈电单元22、功放单元23通过微带电路连接，构成采用三五族化合物半导体材料的主芯片；前述功率均衡电路或/和反射测量电路构成采用硅基半导体材料的辅助芯片；上述主芯片与辅助芯片采用主芯片、辅助芯片上表面的焊盘间键合或将辅助芯片背面的焊盘直接焊接到主芯片的微带电路上的方式进行连接，形成异质芯片的片上集成。所述微带电路包括阻抗匹配模块。
该集成是定向耦合器在微波测试系统领域，典型如矢量网络分析仪、集成电路测试基台、大信号毫米波扩频模块等应用中的功率均衡或/和反射测量子系统方面的典型应用，实现了微波测试系统射频前端的片上集成。比如，在矢量网络分析仪、集成电路测试基台、大信号毫米波扩频模块等微波测试系统中，广泛使用了功率均衡或/和反射测量电路，实现功率均衡、反射测量。这样的设计将定向耦合器与其他主要功能模块集成为主芯片，将定向耦合器与其他次要功能如功率均衡、反射测量电路集成为辅助芯片，再通过芯片的不同方式进一步连接集成，无需封装和键合，可以实现矢量网络分析仪、集成电路测试基台、大信号毫米波扩频模块等大型复杂微波测试系统的性能提升、体积缩小、集成度提升、成本降低、可靠性提升。
进一步地，所述定向耦合器可应用于微波测试系统的单片集成射频前端，该集成芯片实现了对双定向耦合器、峰值功放17、均值功放18、移相匹配合成电路19、漏级馈电单元21、栅极馈电单元22)、功放单元2)以及混频器20(该混频器20分为输入参考信号混频单元、输出测量信号混频单元)的集成。当输入信号经功放单元23放大后，在双定向耦合器输入端1耦合出一部分信号，经输入参考信号混频单元输出中频信号，经外部的幅度相位测量与反馈控制电路，控制栅极馈电和漏级馈电，达到功放输入稳定的功率均衡效果。而输入端1从负载反射回的信号经双定向耦合器输出端2耦合出一部分信号，经输出端2测量信号混频单元输出中频信号，经外部的幅度相位测量，结果送入矢量网得到S参数等微波网络测试结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，皆应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于芯片的定向耦合器，包括输入端（1）、输出端（2）、耦合端（3）、隔离端（4）、耦合线（6）、信号传输线（5）和电控可调谐单元（16），其特征在于：所述定向耦合器制作在芯片上，还包括慢波补偿结构或/和枝节补偿结构；所述信号传输线（5）连接输入端（1）和输出端（2），耦合线（6）连接耦合端（3）和隔离端（4）；所述隔离端（4）集成了片上负载；
所述慢波补偿结构采用一种在非传输线金属层的周期性栅格慢波补偿结构（7）；所述枝节补偿结构采用“伞形”补偿结构（8）或“金字塔形”补偿结构（9）；所述“伞形”补偿结构（8）是由在耦合线（6）、信号传输线（5）上设计的若干“伞形”突出部构成；所述“金字塔形”补偿结构（9）是由在耦合线（6）、信号传输线（5）上设计的若干“金字塔形”突出部构成；
在所述定向耦合器的信号传输线（5）和耦合线（6）之间的合适位置设置若干个电控可调谐单元（16），所述电控可调谐单元（16）为变容二极管。
2.如权利要求1所述的基于芯片的定向耦合器，其特征在于：所述片上负载的工作频率可以达到50GHz以上；所述芯片衬底的材质包括三五族化合物半导体材料GaAs、GaN或硅基半导体材料CMOS-RF、SOI。
3.如权利要求1或2所述的基于芯片的定向耦合器，其特征在于：所述定向耦合器由若干个小耦合段级联而成，每个耦合段电长度为1°～10°；所述定向耦合器的芯片占用面积小于2.5×2.5mm2、方向性达到10dB以上。
4.如权利要求3所述的基于芯片的定向耦合器，其特征在于：所述定向耦合器的耦合系数调节范围为2dB～10dB。
5.如权利要求4所述的基于芯片的定向耦合器，其特征在于：所述输入端（1）、输出端（2）、耦合端（3）分别连接有焊盘，焊盘设置于芯片正面或反面，焊盘为“G-S-G”或“G-S”结构。
6.如权利要求5所述的基于芯片的定向耦合器，其特征在于：所述定向耦合器设计为双定向耦合器；所述双定向耦合器还包括反向耦合端（13）、反向隔离端（14）和反向耦合线（15），所述反向耦合线（15）连接反向耦合端（13）和反向隔离端（14）；所述耦合线（6）与反向耦合线（15）分别设置于信号传输线（5）的两侧；在所述定向耦合器的信号传输线（5）和反向耦合线（15）之间的合适位置设置若干个电控可调谐单元（16），所述双定向耦合器的正向及反向耦合系数调节范围为2dB～10dB。
7.一种定向耦合器的集成结构，其特征在于：如权利要求1至2、4至6中任一项所述的定向耦合器与芯片上其他功能模块连接构成集成结构。
8.如权利要求7所述定向耦合器的集成结构，其特征在于：所述其他功能模块包括电控可调谐单元（16）、均值功放（18）、峰值功放（17）、移相匹配合成电路（19）和功放晶体管，所述定向耦合器与前述电控可调谐单元（16）、均值功放（18）、峰值功放（17）、移相匹配合成电路（19）和功放晶体管通过微带电路连接，形成多赫蒂、序列、差分、低噪放电路的单片集成；所述微带电路包括阻抗匹配模块。
9.如权利要求7所述定向耦合器的集成结构，其特征在于：所述其他功能模块包括混频器（20）、漏级馈电单元（21）、栅极馈电单元（22）、功放单元（23）以及功率均衡电路或/和反射测量电路；所述定向耦合器与前述混频器（20）、漏级馈电单元（21）、栅极馈电单元（22）、功放单元（23）通过微带电路连接，构成采用三五族化合物半导体材料的主芯片；前述功率均衡电路或/和反射测量电路构成采用硅基半导体材料的辅助芯片；上述主芯片与辅助芯片采用主芯片、辅助芯片上表面的焊盘间键合或将辅助芯片背面的焊盘直接焊接到主芯片的微带电路上的方式进行连接，形成异质芯片的片上集成；所述微带电路包括阻抗匹配模块。
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