CN1937309A - 半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涉及毫米波与微波器件的半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器，包括双面设有金属贴片的介质基片，在其中一面金属贴片上设有输入端、输出端、隔离端和耦合端。由于该半模基片集成波导结构保留了基片集成波导固有的低损耗特性，同时由于该半模基片集成波导的宽高比相对SIW更小，因此电磁波在传播过程因介质的非理想性而产生的损耗更小，因而具有更佳的低损耗特性。并且可以采用目前非常成熟的单层印刷电路板生产工艺来生产，成本十分低廉。该半模基片集成波导结构采用单层印刷电路板生产工艺就可能达到要求的精度并有满意的性能，所以能够大规模生产，加工难度也较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种毫米波与微波器件，尤其涉及一种半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器。
背景技术
在现有的毫米波与微波器件中，能实现90度相位差输出的定向耦合器主要有两种形式：微带形式和波导形式；前者在高频率条件下，辐射损耗大，后者虽然性能较好，但加工难度大、成本高。近年来借助印刷电路板(PCB)工艺实现的基片集成波导(SIW)的90度三分贝定向耦合器性能优良，但由于PCB板厚度有限，SIW结构的宽高比较大，设计的器件的面积也较可观.因此在SIW的基础之上作出进一步改进，设计出具有尺寸更小、损耗更低、性能更好的定向耦合器，具有重要现实意义。
发明内容
本发明提供一种尺寸小、损耗低、成本低、易集成、性能好的半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器。
本发明采用如下技术方案：
一种涉及毫米波与微波器件的半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器，包括双面设有金属贴片的介质基片，在其中一面金属贴片上设有输入端、输出端、隔离端和耦合端在输入端、输出端与隔离端、耦合端之间设有成行排列的金属化通孔和耦合缝。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.低损耗；由于该半模基片集成波导(HMSIW)结构中的上、下金属敷层和中间的金属化通孔，从基片集成波导技术演化而来，保留了基片集成波导固有的低损耗特性，同时由于该半模基片集成波导的宽高比相对SIW更小，因此电磁波在传播过程因介质的非理想性而产生的损耗更小，因而具有更佳的低损耗特性.
2.低成本；由于该半模基片集成波导(HMSIW)结构仅由单层介质板外加上、下两层金属敷层和中间的金属化通孔构成，所以可以采用目前非常成熟的单层印刷电路板(PCB)生产工艺来生产，成本十分低廉
3.加工难度低，易于大规模生产；传统的矩形金属波导对加工精度要求非常高，加工难度大，故不可能大规模生产。而该半模基片集成波导(HMSIW)结构采用单层印刷电路板(PCB)生产工艺就可能达到要求的精度并有满意的性能，所以能够大规模生产，加工难度也较低。
4.尺寸小，易于集成；与相同工作频段的基片集成波导耦合器相比，在尺寸上缩减近50％。同时该半模基片集成波导(HMSIW)结构采用单层印刷电路板(PCB)工艺生产，所以可以作为印刷电路板的一部分被集成到大规模电路中去，与传统的波导耦合器相比，尺寸更小，集成度更高，避免了很多设计上的麻烦。
5.器件上、下表面均有金属覆盖，抗干扰能力强。
6.耦合器工作频带内的带内耦合度高。
7.耦合器的输出端与耦合端之间能相位差波动小。
附图说明
图1是本发明的结构主视图。
图2是本发明的结构侧视图。
图3是本发明的结构后视图。
图4是本发明的金属化通孔的结构示意图。
图5是本发明耦合性能对比曲线图。
图6是本发明驻波性能与隔离性能曲线图。
图7是本发明输出相位性能曲线图。
具体实施方式
本实施例所述的一种涉及毫米波与微波器件的半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器。
参照图2，本实施例包括双面覆有金属贴片2、3的介质基片1；
参照图1和图3，在其中一面金属贴片2上设有输入端41、输出端42、隔离端51和耦合端52，在输入端41、输出端42与隔离端51、耦合端52之间设有成行排列的金属化通孔和耦合缝6。这样的结构，在双面覆有金属贴片2、3的介质基片1上形成了2个半模基片集成波导4、5，在其中一个半模基片集成波导4的两端分别设有输入端41和输出端42，在另一个半模基片集成波导5的两端分别设有隔离端51和耦合端52，上述两个半模基片集成波导4、5共用由一排金属化通孔构成的分隔条带，其上还设有耦合缝6，上述金属化通孔是在介质基片上开设通孔，在通孔内壁上设置金属套7并将金属套与覆于介质基片双侧的金属贴片连接起来。
参照图4，金属化通孔是在双面覆有金属箔2、3的介质基片1开设通孔，在通孔内设置金属套7，且该金属套7的两端分别与金属贴片2、3连接。
参照图5，显示耦合器耦合性能的S21与S31曲线在工作频带内的仿真与测试数据对比。两条测试曲线的值在4.0分贝±0.5分贝内时对应的频带从10.8GHz至13.6GHz；同时测试与仿真的结果吻合得很好，因此该半模基片集成的功率平衡度较好。
参照图6，显示耦合器入射端与隔离端工作性能的S11与S41曲线在工作频带内的仿真与测试数据对比。两条曲线的测试结果均在-15分贝以下，而在10.5GHz-13GHz的范围内，耦合器的隔离度超过20分贝，因此上述两端口的性能符合日常工作要求。
参照图7，显示耦合器输出端与耦合端的相位差的绝对值曲线。从10GHz到14GHz的频带内，上述两端口之间的相位差均位于87.5度±2.5度。因此相位稳定度较好。
Claims (1)
1、一种涉及毫米波与微波器件的半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器，包括双面设有金属贴片(2、3)的介质基片(1)，在其中一面金属贴片(2)上设有输入端(41)、输出端(42)、隔离端(51)和耦合端(52)，其特征在于在输入端(41)、输出端(42)与隔离端(51)、耦合端(52)之间设有成行排列的金属化通孔和耦合缝(6)。
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