CN117096567B - 一种超宽带强耦合大功率耦合器及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超宽带强耦合大功率耦合器及其设计方法，该器件包括壳体、设置在壳体外部的连接座和设置在壳体内部的耦合本体，耦合本体包括从上至下依次设置的第一介质板、第二介质板和接地金属板；在第二介质板的上表面还内嵌设置有金属导带，金属导带包括多节主耦合线和副耦合线，金属导带两端分别延伸出与连接座对应连接的连接臂。本申请公开的耦合器具有大宽带、方向性强、耦合度高、小型化的优点，而且能满足高功率的需求，还具有结构简单、便于加工的特点。
Description
技术领域
本发明涉及微波耦合器技术领域，尤其涉及一种超宽带强耦合大功率耦合器及其设计方法。
背景技术
定向耦合器是用于各种高频系统的重要微波器件，被广泛用于幅度控制系统、功率分配和合成器等很多微波器件及系统中。在工作带宽内，定向耦合器的性能主要以驻波比、方向性、耦合度等来度量。但在5G通信标准下，大功率和超宽带成为了设计定向耦合器的首要要求。
现有技术中，大多数定向耦合器只在满足高方向性和弱耦合的技术上做的较好，所以为了配合日益发展的微波测量系统的需求，设计宽频带、高功率、低损耗、强耦合的定向耦合器是必要的。另外，传统技术下的高功率定向耦合器一般采用腔体或者波导结构，二者尺寸都很大，不符合目前市场小型化器件的需求，并且波导结构的定向耦合器一般带宽较窄。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种超宽带强耦合大功率耦合器及其设计方法。解决现有技术中耦合器在满足大宽带、方向性强、耦合度高、小型化，以及适用于高功率需求等方面的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种超宽带强耦合大功率耦合器，包括：壳体、设置在壳体外部的连接座和设置在壳体内部的耦合本体。
进一步的，耦合本体包括从上至下依次设置的第一介质板、第二介质板和接地金属板；在第二介质板的上表面还内嵌设置有金属导带，金属导带包括多节主耦合线和副耦合线，金属导带两端分别延伸出与连接座对应连接的连接臂。
在一些实施例中，在主耦合线上设置有多个主枝节，以及在副耦合线上设置有多个副枝节。
在一些实施例中，主耦合线包括三节，从左到右依次是第一主耦合线、第二主耦合线和第三主耦合线，副耦合线也包括三节，从左到右依次是第一副耦合线、第二副耦合线、第三副耦合线。
进一步的，第一主耦合线与第一副耦合线具有相同的长度和结构，第二主耦合线与第二副耦合线具有相同的长度和结构，第三主耦合线与第三副耦合线具有相同的长度和结构，并呈现对称设置。
在一些实施例中，金属导带为多节耦合线非对称结构，在第一主耦合线的左端设置有第一主枝节，临近第二主耦合线的左端设置有第二主枝节，在第三主耦合线的左端设置有第三主枝节；第一副耦合线的中间设置有第一副枝节,在第二副耦合线的中间设置有第二副枝节，在第三副耦合线的左端和中间分别设置有第三副枝节和第四副枝节。
进一步的，在第一主耦合线的侧边延伸出第一连接臂、在第三主耦合线的侧边延伸出第二连接臂，在第一副耦合线的侧边延伸出第三连接臂、在第三副耦合线的侧边延伸出第四连接臂，分别用于与对应的连接座连接。
在一些实施例中，接地金属板上设置有镂空的开口，壳体内部的底面设置有与镂空的开口对应的凹槽。
在一些实施例中，第一介质板和第二介质板均为氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。
在一些实施例中，第二介质板外形结构加工完后，通过激光或者化学方法在其上表面蚀刻出与金属导带结构对应的凹陷缝隙，再将铜或银镀在凹陷缝隙中，得到内嵌有金属导带的第二介质板。
在一些实施例中，在壳体外部的底部底面设置有直肋结构。
为解决上述技术问题，本申请的另一个技术方案是：提供了一种超宽带强耦合大功率耦合器设计方法，包括步骤：
第一步，确定设计指标，设计指标包括中心频率、频带宽度、强耦合度、隔离度、方向性、承载功率和工作温度；
第二步，金属导带仿真设计，根据设计指标，选择集总端口馈电，利用微带线理论计算出金属导带的线长、线宽参数初值，带入电磁仿真软件中建立初始模型；
第三步，耦合本体仿真设计，根据金属导带的初始模型，内嵌设计到第二介质板，上面覆盖第一介质板，第二介质板下面设置接地金属板，修改参数进行性能仿真，得到耦合本体仿真模型；
第四步，壳体热性能仿真设计，对应设计放置耦合本体仿真模型的壳体，在电子散热仿真软件里进行热仿真优化壳体结构，达到或者温度指标。
进一步的，在第二步中，将金属导带设计成多节主耦合线和副耦合线结构，以及在主耦合线上优化设置多个主枝节，在副耦合线上优化设置有多个副枝节，满足中心频率、频带宽度、强耦合度和隔离度的设计指标。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种超宽带强耦合大功率耦合器及其设计方法，包括壳体、设置在壳体外部的连接座和设置在壳体内部的耦合本体，耦合本体包括从上至下依次设置的第一介质板、第二介质板和接地金属板；在第二介质板的上表面还内嵌设置有金属导带，金属导带包括多节主耦合线和副耦合线，金属导带两端分别延伸出与连接座对应连接的连接臂。本申请提供的耦合器具有大宽带、方向性强、耦合度高、小型化的特点，而且能满足高功率的需求，还具有结构简单、便于加工的特点。
附图说明
图1是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例整体结构外部示意图；
图2是图1所示实施例在壳体打开顶盖后的内部结构示意图；
图3是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中耦合本体的整体构造示意图；
图4是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中耦合本体的爆炸示意图；
图5是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中耦合本体的截面剖视示意图；
图6是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中耦合本体的第一介质板的示意图；
图7是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中耦合本体的金属导带的示意图；
图8是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中耦合本体的接地金属板示意图；
图9是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中壳体内部底面结构示意图；
图10是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中壳体外部底面直肋示意图；
图11是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中壳体上部盖合的顶盖结构示意图；
图12是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中壳体端口连接座的结构示意图；
图13和图14分别是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中引入第一介质板前后的S31和S41特性对比示意图；
图15是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中引入接地金属板的镂空开口前后的S41特性对比示意图；
图16是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例中四个端口的驻波特性示意图；
图17是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例的电磁特性示意图；
图18是根据本发明超宽带强耦合大功率耦合器一实施例的热特性示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书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。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例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/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。
图1和图2显示了超宽带强耦合大功率耦合器一实施例的示意图，其中包括壳体1、设置在壳体外部的连接座2和设置在壳体内部的耦合本体3。结合图3、图4和图5，耦合本体3包括从上至下依次设置的第一介质板31、第二介质板32和接地金属板33；在第二介质板32的上表面还内嵌设置有金属导带4，金属导带包括多节主耦合线41和副耦合线42，金属导带两端分别延伸出与连接座2对应连接的连接臂43。
该耦合器能够通过连接座进行线路连接，线路上的微波信号进一步通过壳体内部的耦合本体进行信号耦合传输。这种结构设计的耦合本体采用的多节主耦合线和副耦合线结构，有利于提高带宽和强耦合度，并且耦合度在通带内波动较小。也可以避免传统的定向耦合器一般采用腔体或者波导结构，符合目前市场小型化器件的需求。
进一步的，第一介质板31和第二介质板32均为氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。采用氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板设计高功率定向耦合器后，尺寸可进一步减少，符合当今电子产品小型化的趋势。
进一步的，面对大功率下器件温度过高的难点，采用两块具有较高介电常数和散热系数的厚度不一的氧化铝基板，第一介质板31是一块薄基板，厚度为0.1mm，盖在内嵌在第二介质板32上表面的金属导带4的上方，第二介质板32是一块厚基板，总厚度为3.1mm，而内嵌其中的金属导带4的厚度是0.5mm。该耦合本体3再辅以外部的壳体为铝壳，可以在铝壳底部加载散热结构，实现散热难题,使该耦合器在300W功率下工作时，温度保持在80 ℃以下。
图6所示的第一介质板31在其临近四个端角处，对应设置有4个凹陷，这4个凹陷就是与金属导带4的4个连接臂相对应，便于连接臂与对应的连接座的电气连接或焊接。
进一步的，参考图7，该金属导带4采用多节耦合线非对称结构的级联设计，可以实现700MHz-3700MHz全频段的覆盖，结构简单，加工容易，满足现有3G、4G和5G通信技术要求。
具体的，该金属导带4的金属线厚度T=0.5mm，其中主耦合线41包括三节，从左到右依次是第一主耦合线A1、第二主耦合线A2和第三主耦合线A3，副耦合线42也包括三节，从左到右依次是第一副耦合线A4、第二副耦合线A5、第三副耦合线A6。
对应的，第一主耦合线A1与第一副耦合线A4具有相同的长度和结构，第二主耦合线A2与第二副耦合线A5具有相同的长度和结构，第三主耦合线A3与第三副耦合线A6具有相同的长度和结构，并且在图7中的上下方向呈现对称设置。进一步的，第一主耦合线A1与第一副耦合线A4之间的间距较小，小于第二主耦合线A2与第二副耦合线A5之间的间距，而第二主耦合线A2与第二副耦合线A5之间的间距，又小于第三主耦合线A3与第三副耦合线A6的间距。因此，整体上主耦合线41和副耦合线42的间距宽度，从左向右呈现展宽的趋势。
进一步的，在第一主耦合线A1的左端设置有第一主枝节A7，临近第二主耦合线A2的左端设置有第二主枝节A8，在第三主耦合线A3的左端设置有第三主枝节A9；第一副耦合线A4的中间设置有第一副枝节A10,在第二副耦合线A5的中间设置有第二副枝节A11，在第三副耦合线A6的左端和中间分别设置有第三副枝节A12和第四副枝节A13。
另外，采用了侧边耦合连接的设计，即在第一主耦合线A1的侧边延伸出第一连接臂431、在第三主耦合线A3的侧边延伸出第二连接臂432，在第一副耦合线A4的侧边延伸出第三连接臂433、在第三副耦合线A6的侧边延伸出第四连接臂434，分别用于与对应的连接座连接。
基于图7的设计，其中主要通过控制第一节耦合线的间距，即第一主耦合线A1与第一副耦合线A4之间的间距，可以达到7dB的强耦合。然后，进一步通过在主耦合线和副耦合线上加载枝节，等效于对地电容进一步调整，使该7dB的强耦合的耦合器达到强耦合（带内波动小）和高方向性良好的电性能。每一个枝节的设置位置，以及在左右方向上的宽度和在上下方向上的长度，可以根据设计指标进行调整。
该金属导带4的材料采用铜或者金属银去替代钨、钼锰等金属，作为金属导带4的材料，解决信号传输损耗大的问题。另一方面，得益于金属导带4的微带结构具有较大的线宽和线厚，由此可以承载300W功率下的较大电流，保证金属不会熔断。
该金属导带4内嵌于第二介质板32的上表面，由此，第二介质板32和金属导带4要分开加工，由氧化铝陶瓷基板制成的第二介质板32加工好后，通过激光或者化学蚀刻出内嵌空隙，再将铜或银镀上第二介质板的内嵌空隙中。从而解决氧化铝陶瓷基板与铜或者银构成的金属导带无法同时共烧的问题。
这样，对于图4和图5所示的耦合本体3的整体而言，金属导带4印制在厚度较厚的第二介质板32中，较薄的第一介质板31再覆盖其上，以及金属导带4的两端侧边分别设置有连接臂，用于耦合连接，由此构成侧边耦合的埋入式微带结构。因此，耦合本体3整体采用侧边耦合和在金属导带4的微带线结构上覆盖一层薄的氧化铝陶瓷基板，即第一介质板，等效于对金属导带的线路进行了加厚和加宽处理，使其承载电流能力得到提升，能够承载更高的功率，且能进一步提高方向性。这种结构设计也便于加工。
进一步的，基于图8所示，接地金属板33上还设置有镂空的开口，这种开口设计可以视为是一种缺陷接地设计（相对于整体金属板接地），目的是加快耦合本体3中的偶模相速，提升定向耦合器隔离度等性能。同时该方式的接地设计使得耦合本体3的电路的等效线宽也得到了部分提升，提高了在高功率工作、电流过大时的防击穿能力。接地金属板厚度为0.01mm，材料采用金属铜，相比较金属钨，插损更小，成本更低，且电性能差别不大。
具体的，结合图8，在接地金属板33上设置的镂空开口是一种哑铃型开口，其延伸方向是沿着接地金属板的上下方向延伸，在开口的两端对应在左右方向开口增大，因此呈现哑铃型开口。在本申请的实施例中，镂空开口包括两个，即第一镂空开口331和第二镂空开口332，并且第一镂空331开口在上下方向的延伸长度小于第二镂空开口332。
结合图8，参考图2和图4，从耦合本体3的整体来看，在上下方向上，第一镂空331开口设置在金属导带4的第二主耦合线A2和第二副耦合线A5的下方，且位置临近第二主耦合线A2和第二副耦合线A5的左端下方，第一镂空开口331的长度适配第二主耦合线A2和第二副耦合线A5之间的宽度。进一步的，在上下方向上，第二镂空开口332设置在金属导带的第三主耦合线A3和第三副耦合线A6的下方，且位置临近第三主耦合线A3和第三副耦合线A6的中间下方，第二镂空开口332的长度适配第三主耦合线A3和第三副耦合线A6之间的宽度。
参考图9，为了与接地金属板33上设置的镂空开口相对应适配，在壳体内部的底面的对应位置，挖出对应的凹槽，其中对于图8中的第一镂空开口331和第二镂空开口332，对应位置在壳体1内部底面设置有深度为1mm的两个哑铃型凹槽11。
进一步参考图9和图10，在壳体1外部的底部还设置有直肋结构5，作为一种散热结构，能够提高该定向耦合器的整体散热性能。
参考图11，为了在壳体1的顶盖12进行盖合时，能够准确对准开口并在盖合后能够保持顶盖12的稳定性，在顶盖12的内部四个侧边还设置有板状结构的固定板13，用于顶盖12盖合后进行内部固定加固。图12还进一步显示了连接座2的结构，其包括用于固定在壳体外壁的法兰21，以及伸入到壳体外壁开口的聚四氟乙烯绝缘层22，在该绝缘层内部包裹有接头铜针23，用于与金属导带4的连接臂43电连接。
基于同一构思，本发明还提供了超宽带强耦合大功率耦合器的设计方法实施例，包括步骤：
第一步，确定设计指标，设计指标包括中心频率、频带宽度、强耦合度、隔离度、方向性、承载功率和工作温度。如设计指标包括设计一个针对移动和电信通信频段700-3700MHz大功率宽带强耦合7 dB定向耦合器。中心频率为 2.2 GHz，带宽为700-3700MHz ，带内最大插损约为1.3 dB,输入端口驻波比优于 1.2，耦合度带内波动在带内6.4～7.6dB，隔离度能达到26dB以上，方向性18dB以上。300功率下要求温度要在80 ℃以下。
第二步，金属导带仿真设计，根据设计指标，选择集总端口馈电，利用微带线理论计算出金属导带的线长、线宽参数初值，带入电磁仿真软件HFSS（High FrequencyStructure Simulator） 中建立初始模型。
对初始模型进行优化，包括金属导带的主耦合线和副耦合线的节数选取、间距结构、宽度和厚度、在主耦合线和副耦合线上加载枝节。仿真确定工作带宽。
第三步，耦合本体仿真设计，将金属导带内嵌设计到第二介质板，上面覆盖第一介质板，第二介质板下面设置接地金属板。
其中，结合前述关于覆盖第一介质板的作用，图13和图14分别是覆盖第一介质板前后S31对比曲线图，以及覆盖第一介质板前后S41对比曲线图。通过这种覆盖第一介质板前后对比，可以看出第一介质板能够明显改变端口之间的隔离度。
还进一步根据奇偶模原理设计出接地金属板的合适的缺陷地结构，不断仿真优化，使得耦合本体达到所需的设计指标。具体的耦合本体的仿真结构和参数，参见前述说明，这里不再赘述。
图15是本发明实施例中在接地金属板引入第一镂空开口和第二镂空开口的缺陷接地结构前后的S41在HFSS仿真对比图。由此表明这种缺陷接地结构有利于改进定向耦合器的隔离度。定向耦合器的各端口驻波HFSS仿真图显示输入端口驻波比优于 1.2，如图16所示。图17也进一步显示出该定向耦合器的电性能仿真图，具有耦合度带内波动在带内6.4～7.6 dB，隔离度能达到26dB以上，方向性18dB以上。
第四步，壳体热性能仿真设计，耦合本体仿真模型确定后，对应设计放置耦合本体的壳体，在电子散热仿真软件Icepak里进行300W热仿真，通过对壳体的底部修改散热结构，最终确定为直肋结构，不断优化仿真直肋的宽度、间距和厚度，使得该微带定向耦合器的仿真温度在300W下达到80℃以下。如图18所示，显示了该定向耦合器在300W下热仿真示意图。
在经过上述仿真设计及优化过程以后，再进行实体产品的加工制造，可以利用三维打印技术进行样品制造，检验测试实际样品的工作特性，然后进行改进，最终确定实际可以量产的产品。
由此可见，本发明公开了一种超宽带强耦合大功率耦合器及其设计方法，包括壳体、设置在壳体外部的连接座和设置在壳体内部的耦合本体，耦合本体包括从上至下依次设置的第一介质板、第二介质板和接地金属板；在第二介质板的上表面还内嵌设置有金属导带，金属导带包括多节主耦合线和副耦合线，金属导带两端分别延伸出与连接座对应连接的连接臂。本申请提供的的耦合器具有大宽带、方向性强、耦合度高、小型化的特点，而且能满足高功率的需求，还具有结构简单、便于加工的特点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种超宽带强耦合大功率耦合器，其特征在于，包括：壳体、设置在所述壳体外部的连接座和设置在所述壳体内部的耦合本体；
所述耦合本体包括从上至下依次设置的第一介质板、第二介质板和接地金属板；在所述第二介质板的上表面还内嵌设置有金属导带，所述金属导带包括多节主耦合线和副耦合线，所述金属导带两端分别延伸出与所述连接座对应连接的连接臂；
所述主耦合线包括三节，从左到右依次是第一主耦合线、第二主耦合线和第三主耦合线，所述副耦合线也包括三节，从左到右依次是第一副耦合线、第二副耦合线、第三副耦合线；所述第一主耦合线与所述第一副耦合线具有相同的长度和结构，所述第二主耦合线与所述第二副耦合线具有相同的长度和结构，第三所述主耦合线与所述第三副耦合线具有相同的长度和结构，并呈现对称设置；
在所述主耦合线上设置有多个主枝节，以及在所述副耦合线上设置有多个副枝节；在所述第一主耦合线的左端设置有第一主枝节，临近所述第二主耦合线的左端设置有第二主枝节，在所述第三主耦合线的左端设置有第三主枝节；所述第一副耦合线的中间设置有第一副枝节,在所述第二副耦合线的中间设置有第二副枝节，在所述第三副耦合线的左端和中间分别设置有第三副枝节和第四副枝节；
在所述第一主耦合线的侧边延伸出第一连接臂、在所述第三主耦合线的侧边延伸出第二连接臂，在所述第一副耦合线的侧边延伸出第三连接臂、在所述第三副耦合线的侧边延伸出第四连接臂，分别用于与对应的所述连接座连接；
所述接地金属板上设置有镂空的开口，所述镂空开口包括第一镂空开口和第二镂空开口，均为哑铃型开口，延伸方向是沿着所述接地金属板的上下方向延伸，在开口的两端对应在左右方向开口增大，第一镂空开口在上下方向的延伸长度小于第二镂空开口；
第一镂空开口设置在金属导带的第二主耦合线和第二副耦合线的下方，第一镂空开口的长度适配第二主耦合线和第二副耦合线之间的宽度；第二镂空开口设置在金属导带的第三主耦合线和第三副耦合线的下方，第二镂空开口的长度适配第三主耦合线和第三副耦合线之间的宽度。
2.根据权利要求1所述的超宽带强耦合大功率耦合器，其特征在于，所述壳体内部的底面设置有与所述镂空的开口对应的凹槽。
3.根据权利要求1所述的超宽带强耦合大功率耦合器，其特征在于，所述第一介质板和所述第二介质板均为氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。
4.根据权利要求3所述的超宽带强耦合大功率耦合器，其特征在于，所述第二介质板外形结构加工完后，通过激光或者化学方法在其上表面蚀刻出与所述金属导带结构对应的凹陷缝隙，再将铜或银镀在所述凹陷缝隙中，得到内嵌有金属导带的第二介质板。
5.根据权利要求1所述的超宽带强耦合大功率耦合器，其特征在于，在所述壳体外部的底部底面设置有直肋结构。
6.一种超宽带强耦合大功率耦合器设计方法，其特征在于，包括步骤：
第一步，确定设计指标，所述设计指标包括中心频率、频带宽度、强耦合度、隔离度、方向性、承载功率和工作温度；
第二步，金属导带仿真设计，根据所述设计指标，选择集总端口馈电，利用微带线理论计算出金属导带的线长和线宽参数初值，带入电磁仿真软件中建立初始模型；
在所述初始模型中，所述金属导带包括多节主耦合线和副耦合线，所述金属导带两端分别延伸出与连接座对应连接的连接臂；
所述主耦合线包括三节，从左到右依次是第一主耦合线、第二主耦合线和第三主耦合线，所述副耦合线也包括三节，从左到右依次是第一副耦合线、第二副耦合线、第三副耦合线；所述第一主耦合线与所述第一副耦合线具有相同的长度和结构，所述第二主耦合线与所述第二副耦合线具有相同的长度和结构，第三所述主耦合线与所述第三副耦合线具有相同的长度和结构，并呈现对称设置；
在所述主耦合线上设置有多个主枝节，以及在所述副耦合线上设置有多个副枝节；在所述第一主耦合线的左端设置有第一主枝节，临近所述第二主耦合线的左端设置有第二主枝节，在所述第三主耦合线的左端设置有第三主枝节；所述第一副耦合线的中间设置有第一副枝节,在所述第二副耦合线的中间设置有第二副枝节，在所述第三副耦合线的左端和中间分别设置有第三副枝节和第四副枝节；
在所述第一主耦合线的侧边延伸出第一连接臂、在所述第三主耦合线的侧边延伸出第二连接臂，在所述第一副耦合线的侧边延伸出第三连接臂、在所述第三副耦合线的侧边延伸出第四连接臂，分别用于与对应的所述连接座连接；
第三步，耦合本体仿真设计，根据所述金属导带的所述初始模型，内嵌设计到第二介质板，上面覆盖第一介质板，所述第二介质板下面设置接地金属板，修改参数进行性能仿真，得到耦合本体仿真模型；
在所述耦合本体仿真模型中，所述接地金属板上设置有镂空的开口，所述镂空开口包括第一镂空开口和第二镂空开口，均为哑铃型开口，延伸方向是沿着所述接地金属板的上下方向延伸，在开口的两端对应在左右方向开口增大，第一镂空开口在上下方向的延伸长度小于第二镂空开口；
第一镂空开口设置在金属导带的第二主耦合线和第二副耦合线的下方，第一镂空开口的长度适配第二主耦合线和第二副耦合线之间的宽度；第二镂空开口设置在金属导带的第三主耦合线和第三副耦合线的下方，第二镂空开口的长度适配第三主耦合线和第三副耦合线之间的宽度；第四步，壳体热性能仿真设计，对应设计放置所述耦合本体仿真模型的壳体，在电子散热仿真软件里进行热仿真，优化所述壳体结构，达到工作温度指标。
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