TWI291261B - Coupler having an uncoupled section - Google Patents

Description

1291261 玖、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】

本發明係關於|黑八哭、，B έ<τ< , ' 更特別地，係關於一種具有 、-由-延遲部分所分隔的麵合部分的耗合器。 【先前技術】 :-對傳導線路被隔開但其間隔卻小到U使流過其 兮此:的能量在另—個内有所感應，其係、為轉合的。流於 有^線路⑽能量係、與其中之導體及其間間隔的介電媒介 披;I：斜Ρ使些線路的電磁場理論上係無限的，但根 勘# ^ 、、泉路吊被涊為是緊密地或緊緊地耦合、 松放地輕合或非|馬合的。 個埴祸°益係利用耦合線路所構成的電磁元件，並具有四 |右_：_個可供H線路的每—末端使用。-主要線路 接或間接連接至—輸人埠的—輸人。另_末端係連 捨 另線路或輛助線路於一耦合埠及一隔離 旱之間延4申。_ 4 人 離埠變成祕/ 向處理，在此狀況τ在該隔 X月|』入皁而该輸入埠變成該隔離埠。類 輕合埠及直接痒係具有相反名稱β Μ 方向性為合器係為可同時對所有埠進行阻抗匹配的四 路电源可自其中之一或另一輸入埠流至該對輸出埠 :而且，若將該些輸出埠予以適當地終端處理，則該輸入 均：:二！為隔絕的。一混合式大體上係假定為該二輸出 輸出功率’然而以更為一般性之說法而言，一方向 I291261 性耦合器可具有不相等 * , 輪出具有非常^ 、 通吊，該耦合器對該耦合 ，、啕非承弱的耦合，其極 的插入損失。一方向 °〆勒入至该主要輪出 即為所需的耦人於屮5器品質的量測係為其指向性， 厅而的耦合輸出對該隔離埠輪出之比。 尤疋與頻率成比例，且若該些電性及磁，㈣馬入们原本 則可有高的指向性。好之叙人广+ 輕5係相寺的， ，直到所抑η入、之耦曰區域增力口線路之間的耦合 直到所增加耦合的向i總 以一正弦开…一 ，个丹'曰加為纟’且該耦合會 弦开边者所增加的電性長度而減少。 二’必須在一寬頻帶上具有_定值柄 ： 在該•合輸出埠之間自然展現出—9。…耗5 ' 對稱性耦人哭目女扭 又的相位差’而非 °。具有接近零度或180度的相位差。 二!1用亞鐵或其它高導磁性材料’否則可透過串接 …而在較高頻率大致上得到大於 均等長度_合器中，當該長产㈣1/4、/ ^見。在一 不柞H二 長度起過1/4波長時，該耦合便 不作用，而只有-倍頻程頻寬係可用於仏〇 3 ^中；若將三個等長耗合器連接成為-個長的輕合器： 卜側部分具有相同且遠小於該中_合_合， :生一見頻帶設計。三個耗合增加於低頻情況下。可在 南頻下結合這三個部分以減少於中心頻率的輕合，直中， 母^固耗合器係為1/4波長。可將本設計延伸至許多部分 以侍到一個非常大的頻寬。 該事㈣合器的方式產生二個問題。 變得非常長而有損失，此因它所結合的長度在最低頻帶； 1291261 緣處的長度係大於1/4波 二 變得非常緊密，對3仙夕、。，該中心部分的耦合 ㈣寬的串接叙合4:/倍頻絲合器而言尤然。-甲按祸D益在它操作範 波長長度。如同另—桐由/ 门W而、力為X個1/4 ,.^ 中，係提議使用整體上具有較古損 失的集總（lumped)元件。 令孕乂冋損 具有不斷增加麵合且突然在該 非對稱性耦合器之運作合e & 次末知終止的一 ^ 於一對稱性耦合器。可者i# ；& 近苓或1 80度相位差以π 了男、現接 位差以取代該些輸出埠之間的— 相位差。若只有耦合大 α疋9〇度 _丄 疋重要的，則對於—選宕相命& 吕，本耦合器可比一對 k疋V員見而 2/3或3/4。 ％轉…短，或許為其長度的 。這些叙合器不同於集總元件，其係利用 合器及變麼器之問沾斗, 式阻抗|馬 „ 間的類比性來設計。結果，該些叙入μ r ‘造於步階式部分中且通常其長度係為數個部：之；1 中’每一步階部分具有-中心設計頻率之—1/43,其 度。該些耦合器部分可被結 ^的長 本設計理論上提高m… 頁-化的·合器。 長度。 ^頻截止點，但它並未減少該轉合器的 【發明内容] 本發明提供—種具有減少的長度及依設計而 失之耦〇為。這個可藉由包含至少構成第一及第二黑人 分的第-及第二傳導線路及一介於該第一及第二：人； 之間的延遲部分的…器來提供。本結構進—心 U91261 可包含另加的交替之延遲部分人 的輪合部八 ^ M a部分或不 口 P刀。该延遲部分可由_ 目同長度 冓成。一個線路可以是另— 延遲迴路 n -個線路可以是…的-延遲一 讀輕合器可被路的映射影像。此外， 成為對％性切對稱性的。 匕3 一耦合部分及一相鄰 有-有效電性長度，該長 卜耦*器單元具 長度及該延遲部分中巾的兩線路 長度係定義為該線路長度除以肩和。該電性 裏路具有一延遲迴路的輕合 在/、有 有—等於該些耦合部 中该延遲部分具 度。 距長度加上該延遲迴路長度的長 母—個叙合器單元係等效於 ，其中’組成該麵合器單元…的1/4波長輕合器 操作頻率帶 ’、、、長度總和料於例如— ，因為該輕合二二 操作頻率的半波長。將可知道 部分則是相 以疋非常乡且但卻被緊緊叙合而該延遲 的電性長度合器可具有，短 或第=π:，特別是在本㈣合器係只以該輔助 的損失。在該輔助線路的損要線路係具有非常低 較大。 ^貝失因為該延遲迴路存在之故而 【實施方式】 本發明大體上提供具有一 於°亥輕合線路結合長度的 1291261 有效電性長度的一耦人哭 耗合器被串接時，所=°已％現的是’當二個非常短的 量總和。當該兩個叙合合係為該兩個個別轉合的向 個線路的電性長度儀’\線路長度來分隔時，那 應對應至—長耦二、:°到該耦合器長度中’且該頻率響 種•合器例子心二員率響應。根據本發明所製造的這 包含形成第一：第二弟1圖。整體上以10所示之耦合器 二傳導、及T隔的輕合部分16…η 做為一八恭I , 及—延遲部分20。線路12及14可 結構/,1 表面仏上的共平面導體。在習知微帶 例如寬__/^平面24被形成於該基底#面。也可使用 結構側轉合線路、共平面波導、槽線及同轴線路之其它 立山化1中的弟—傳導主要線路12係直線的，其自-幹入 而u 12a及—輸出端或直接琿I2b延伸。第^專導： 了/:有做為—搞合埠的-端、及做為該隔離蜂的另 卜及弟二耗合部分中該第—及第二線路之嶋合^ 26及？：分中：包含線14中所形成的-開放式延遲迴路 ^八2 8 “成&跨在該些_合部分之間的間隔的直 稠口 π刀及延遲迴路之間所產生的電感的電容哭 :该延遲部分的主要作關增加_合器的電性長度而2 …線路12發生顯著搞合’藉此讓所製造的輕合器的整體 1291261 長度比:習知的叙合器更短。若該些線路的間隔小於該些 線路^該接地平面之間的距離則可被視為具有轉合的。該 叙合H1G的電性長度係為該叙合部分16長度q兩倍加上 迴路26中相對立的非耦合部分28長度“加上延遲 ^ 長度L3的總和。當一輸入信號係在耦合部分18輸 :::被：射時’這個對應至該信號反射回至輕合蟀…的 實二=一如長仏加上L3所表示的約為1/4波長( 的麵合部分i6m)長的延遲部分來分開這兩個非常短 延遲部分係為半合器，合係最大的。當該 零為止。理:：=長度時，合減弱，直到變成 的，該延遲::長…是非常短 接近1/8波長。度了接近1/4波長，以及輕合部㈣可 因I馬合部分16及呈古 -非對稱方向性，禺人二°…故耦合器10係為 一二:：二；，·合部“具有-比 性及—相春接、：J、 4。廷個耦合器具有高指向 然而，該長轉合器的頻率響應的頻率響應， 在該轉合或二側Γΐ要側具有一非常短的總線路長度而 該主要侧的損失ϋ一χ的多的線路長度。該輕合器在 的理論極小值，而在 的損失之故而大於理論值。在許多二：外的延遲迴路中 之權衡做法。因為本實施例的主要 必要 它實際上具有比該輔助線…的二係非常短的， I291261 邻八δ °° 1 〇也可形成為由耦合部分所分隔的複數個延遲 二二範例係如第2圖中整體上以30所示的根據本發明 主弟二實施例所製造的一耦合器。耦合器3〇代表一在一 要線路32及一輔助線路34間分配相等功 入4方向性_合器。主要線路32具有分別構成一輪 有構直接4的相對應末端32a及32b。輔助線路34具 4成一耦合埠及一隔離埠的末端34a&34b。 耦合器30包含N個耦合器單元，每一個 含—耦合部八β … 们耦口态早兀包 -耦合哭一：$遲部分’其中’ Ν係為一整數。一第 。1:=36包含'第一耗合部分38及-延遲部分40 禾一福合器單元42和会立 部分46。— M W / 〇 一耦3邛分44及一延遲 弟N個||合器單元48包令人 5°及-延遲部分52。每一個…；：弟，_合部分 些耦合器組人士 個淌。為早兀可被視為具有由這 亇、、、5成的耦合器3 0的一耦合器。 母—個延遲部分包含一與每一 ，例如延遲邻八/ 、、泉路相關的非耦合部分 义4分40中線路32及34各白沾、 在本實施例中… 及34各自的迴路54及56。 。,τ ώ 该弟一及第二線路均分該延if邱/v μ & # 應了解，除最後一個夕π々 之遲σ卩分的長度 耦合部分的前喙· #個耦合器單元包含後續 有—與該最後叙入印印_ 观反射。如此，便會 言之，若有Ν個二：：48有關的Ν+1·合部分.換 耦合哭3祸口 ^刀’則有Ν —1個延遲部分。 合器例子：」?、：該嶋器單 踗具☆ μ二輕合部分長度係相等的，以总# 路長度係相等的。&要主人 从及该些延遲迴 、⑺果’搞合器3〇係為一在該直接埠及 11 I291261 〆耦σ埠之間分配相等功率的正交混合 效於整整體係為均勻 口此省些耦合部分全可具有近乎相同 。對於該耦合器的每一個等效部分，可調整 ：：值 的長度至所需的耦合等級，而該延遲迴路‘：。邛分 調整以得到每-躺合器部分所要的電性長度在長度上進行 另外，-耦合器可具有耦合部分、延八 越部分及不同長度的延遲部分。當兩個不一樣二、延遲跨 與-延遲線路相結合時，在該 的讀合器 合並非為零，然而實質上係為—極半波長的輕 的頻率響應係為三階，即使只使用兩個二=，合器 二這個，方法可得到近乎兩個倍頻程二：亦然。:j 有非常低的主要線路損失。 、見且仍疋 一—對於習知方向性耦合器中所增加的頻寬 1 一後的方式來加入更多的部分。'此可以串接或 主要線路及該舞合線路最好是-模—樣的。 器中，該 用以提供一可涵蓋-具有低主要線路損失的7明可被使 的多部分非對稱串接,馬合器。該-合哭:二倍頻頻寬 地耦合部分串接—起 的 長度的延遲線路所料。 具有最佳 這種非對稱方向性搞合器例子俜 3及4圖中。輕合器6〇包含_人以60表示於第 直接谭之對應末端62a*62b的主要刀=成2 —輸入埠及— 64具有分別構成一 、路62。一輔助線路 _合璋及-隔離痒的末端6“及_。 12 1291261 ㈣1' °玄主要線路循著一直線路徑而該輔 性，曲路徑至該主要線路的一側。 、、次路猶著- 更特別地，耦合器6〇包含夂呈 77 ^ 78 7〇 κ 3各/、有各別耦合部 7δ、79及80與延遲部分86、s ’刀76、 合器單元66、67、Μ、eg & % 及9〇的耦 成該五個相合哭單元『 最後的相合部分92構 辑二:::的弟六個·合部分，藉以提供-第二 刀、，，口耦合裔早兀70。延遲部分S6 9 0包含相關益、斤、 8 7、8 8、8 9及 3相關延遲迴路96、97、98、99及⑽。 及 如第4圖中的剖面圖所 Λ , ^ 祸口為6 0構成一賞鈿釭人 、、、吉構。傳導線路62 、】耦Β 及64係央在介電層1〇2、104及106之 間，而這些介雷屉在Ub之 — S係依。人夹在相對的接地板108及11〇之 間。線路62係為自線路64的1n卟很妙 之 ,0 00Z偏矛夕，以使該兩個绩饮 在對準該些接地板時只且有… .個線路 八有邊緣。該些接地板係相陪 距離Dl。已發現，當該皮 『 一相對邛刀係間隔一大於或等 離D!的距離d2時，在一 M伯、^ 巨 、， 2才在延伸迴路的相對部分之間的耦合 亚不頒著。 可見，該些延遲迴路及該 合器單元中係不同的。—最佳 定設計準則的耦合器單元數目 度。以改變該些耦合部分的長 的間距來改變該累積的叙合。 用於一操作頻率約為2 GHz的 頻率同時對應至一操作頻帶為 率。超過该操作頻帶，本輕合 些耦I合部分的長度於不同库焉 化程式被使用以決定用於特 及遠些1¾合及延遲部分的長 度來代替以改變該些線路間 在一耦合器6 0實施例中， 長度L2係等於〇· 25吋，該 20 0 MHz至2 GHz的上限頻 器具有至少20 dB指向性及 13 1291261 介於-18 dB及-20 dB間的耦合。 整體的耦合器60長度係 高頻的波長約為8……。.丄，頻端“Hz 洎耸对具厗士^ .耦D D。會具有對應至一 …長度大、力為2"的大約十個1/4 見，本發明在整體長度上提供_明顯的降低。口此了 也將了解，在該主要線路中的消耗損失—樣可被降低 。在剛述及的例子中，整個 - ^ . 鵁贡的知失係小於0.2 dB。 …貝失、，々為—習知設計所損失6"/3。 非常低的高功率耦合器，假 。寻、，及 ⑽如相較於具有一主 要㈣長度約》2波長的習知_合器，本方式具有實質的 功率郎省’尤指其使用最高頻的主要線路電性長度可小於 1/4波長的寬帶耦合器。 、 可有δ午多設計變化。石ρ曰5 一 士已絲員不者，可改變耦合器單元 數量及該I馬合及延遲部分^ 一 的長度。此外，如有需要的話， J k :母一個耗合部分Φ ‘馬σ °丨刀甲的耦合緊密度。如同習知耦合哭 ，:：:專：方向也可被反轉。實務上’鳩合器可藉由 :…耦δ部分中的線路緊緊地耦合來降低該輪入 =的長度。接著由該耗合部分的長度來決定該以器所 :i、的轉合量，且所有的·禺合部分在該主要及輔助線路之 1可具有相同的間距。如此簡化了該些搞合器的架構。同 τ成些延遲迴路的設計可被改變也可包含集總元件。 雖然已苓照前述較佳實施例來特別說明及表示本發明 ’那些熟知本項技術之人士將了解，於不偏離申請專利範 圍中所界定的本發明精神及範圍前提下，可進行許多變化 14 1291261 例應了解本發明說明包含在此所述元件的 非顯而居目 有新#員的及 、 見的、、且θ方式，且對在這個或以後 利權未丨&士 戌應用中主張專 、斤有可能組合而言，申請專利範圍 或以德廡田+ 、， 出現於這個 〜用中。W述實施例係為說明用的， 、 乂後應用中主張專利權利的所有可能組合而士、、二個或 !徵或元件係為必要的。應了解在申請專利圍’二 或”一第一，，元件或其等效者係表示申“不之 併入一戈Ψ冬4德-从 專利乾圍係包含 元件。 ’種兀件，並不需要也不排除兩或更多這種 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 對稱方向性輕 第1圖係根據本發明所製造的一簡單非 合裔實施例的俯視圖。 圖 第2圖係根據本發明所製造的一正⑺一 性耦合器的俯視… 此3式對稱方向 方向性耦合器 〜第3圖係根據本發明所製造的一非對稱 實施例的俯視比例圖。 面圖 弟4圖係沿者第3圖線條4 —4所截取的剖 (二）元件代表符號 W、30、60〜耦合器；12、14 62 一；—直接 合線·14Η q /iu 〇 4a、34a、64a〜叙 旱 ’ 14b、34b、64b~隔離埠；16 、 38 、 44 、 5〇 、 7β— 15 1291261 80〜麵合部分；20、40、46、52、86-90〜延遲部分；22〜介 電基底；22a〜表面；24〜接地平面；26、54、56、96-1 00〜 迴路；28〜直線部分；29〜垂片；32、62〜主要線路；34、 64〜輔助線路；36、42、48、66-70〜耦合器單元；102、104 、106〜介電層；108、110〜接地板。

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Claims (1)

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拾、申謗專利範面： 1•一種耦合器，包括·· 具有N個耦合部分及N—丨個 導線路，至少m ^ v ^ 遲°卩分的第一及第二傳 王夕弟一部分及第二部分 ^ —大於二的整數， ，、不寺長，其中N係為 兩個耦合部分之間。 刀中的母一個係定位在 2·如申請專利範圍冑！項 分具有-小於一操作頻率波長的一半的長度其中’該延遲部 3·如申請專利範圍第2項 广 分具有-介於該操作頻率波長的—半及:中该延遲部 度。 +及四分之一之間的長 八4·如申請專利範圍第2項之耦合器，其中 为具有一約為該操作頻 M L遲部 ^貝手波長的四分之一的長度。 申明專利|&圍帛i項之耦合器，i 为具有-約#於_小於該第—部分 、奴遲部 頻率波長之一半的長度。 長又一倍的操作 6.如申請專利範圍帛i項之耦合器，其 + 該延遲部分具有不相同的長度。 至夕兩個 .士申叫專利轨圍帛i項之耦合器，其中， 分包含在兩線路中所形成的等長度延遲迴路。μ遲部 8. —種耦合器，包括·· 在第一及第二追令ρ日 一在第三及第 ^ 旱之間延伸的第一傳導線路；及 傳導線路；該第 及第二傳 伸 構成Ν個耦合部分及Ν-1個延遲部分， 刀’其 17 1291261 中 N 係為一大於-1t 在兩個輕合部=數’且每-個非…分係定位 部分9包=請t:範？ 8項之耦合器’其中，-非耦合 -非耦：迴：帛&第—傳導線路中的每-個内所形成的 的該1 第0·如:Λ專利範圍第9項之輕合器，其中，-部分 幻巧弟一傳導線路係為一 -映射影像。’…弟線路中-相對應部分的 11. 如申請專利範圍第8項之 合部分中的每一個包含 /、甲3亥非搞 個内所形成的一⑽迴路“―及弟二傳導線路中的每- 12. 如申請專利範圍第u項之 哭 傳導線路㈣第二料料的-映射f彡；V 該第一 13. 如申請專利範圍第12項 器係為一對稱耦合器。 、 〇益，/、中，該耦合 如申請專利範圍帛8項之轉合器 柄&部分被隔開且-非輕合部分横跨鄰=的 間的間隔，而該非轉合部分中的至少 ^輕合部分之 於-小於-相鄰耦合部分長度 ：的長度約等 之一半。 仏總和的操作頻率波長 15·如申請專利範圍帛8項之耦合 及第二傳導線路在至少—㈣ 。中，該第一 η.如申請專利範圍…之1=不:等長度。 傳導線路在該至少一非耦合部分t /、中，該第一 含一非轉合迴路。 18 1291261 17·如申請專利範圍第 傳導線路直接延伸於該至少 分之間。 16項之耦合器，其中，該第二 非摩禺合部分中的相鄰耦合部 18.如申請專利範圍第17項之轉合器，其 括妨 士从〇 ...... 八 ^ , 布两贫态，其中，言 傳¥線路直接延伸於該ν個耦合邱八 祸口邛分中的每一個之間。 19·如申請專利範圍第項 耦合态，其中，該Ν 4 耦&邛分延伸於一介於一第一 八^#& 弟耦合部分及一第Ν個耦合名 刀間的線路中，而該第二傳導 得¥線路延伸於該第一及第Ν浪

耦合部分間的一直線中。 20.如申請專利範圍第8項之耦合器 部分中的每一個係+ Τ 々祸口 你小於一刼作頻率波長的1/4。 21 · —種非對稱方向性耦合器，包括·· 第一及第二間隔之接地平面； -由介電材料製成之基底，安裳在該第 平面之間； V Μ tL 一弟一傳導線路，安奘力 女裴在該弟一及第二接地平面間

基底中並於第一及第丄 卞卸間 久乐一埠之間延伸；及 一第二傳導線路， 女衣在该弟一及弟二接地平面 基底中並與該第一傳道綠攸^ ea 得導線路隔開，該第二傳導線路係 ;A#m該第—及第二傳導線路構成n個 合部：及N—1個延遲部分，其中，N係為-大於二的整 ，而母一個非耗合部八 P刀被疋位在兩個耦合部分之間，盆 ，该耦合部分不全是^ # ^ 相專長度，邊非耦合部分也不全是 等長度。 19 1291261 21項之耦合器，其中，該接地 非輕合部分構成一開放式迴路 距至少為該接地平面之間的距 22·如申請專利範圍第 平面係隔開一距離，每—個 ，其在相對部分之間之—間 離0 2 3 ·如申請專利範圍 及第二傳導線路在至少 第21項之耦合器， 一非耦合部分中係為 其中， 不相等 該第一 的長度 24·如申請專利範圍第23項之耦合器，其中 ，、^ TPV 口 吞e 7 ^ y 5 ^ 傳導線路在該至少一非轉合部分中包含-非搞合迴路 2 5 ·如申請專利筋圖银 兮〜乾固第24項之耦合器，其中， 傳導線路直接延伸於該、^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ~ 分之間。 至夕非耦合部分中的相鄰耦合部 2 6 ·如申請專利笳圚 寸π乾阗弟25項之耦合器，其中， 傳導二路直由接延伸於該N個搞合部分中的每-個之間 如申請專利範圍第26項之麵合器，其 搞合部分延伸於—介於—第一麵合部分及—第：N個 分間的線路中，而該第_ 耦合部 一傳$線路延伸於該第一 耦合部分間的一直線中。 弟及弟N個 28. —種正交混合式耦合器，包括： 對私形成分隔的耦合部分的第一及第 橫跨在相鄰的叙合部分之間的間隔：：路以及 個非輕合部分係由該第—及第二線路 二二每- 所構成。 寺的非耦合迴路 29. 如申請專利範圍第28項之 其中，該耦合 20 1291261 部分係為相等長度，且該非耦合部分中的每一個之長度實 質上係等於一小於一相鄰耦合部分長度的二倍的一操作頻 率波長的一半。 拾壹、圖式： 如次頁

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