文档介绍：新型螺旋宽边耦合的定向耦合器
新型螺旋宽边耦合的定向耦合器
孙宜琴李磊
摘要本文采用一种新型螺旋宽边耦合结构,设计了一微型无盒的三分贝耦合器,并用电容补偿法改善了回波损耗和隔
离度,比直线型宽边带耦合的定向耦合器体积减少了1/3。利用三维电磁场分析软件对定向耦合器三维结构进行了建模分析
和仿真优化,仿真优化结构较好,试验样品的测试结果与仿真结果基本吻合。
关键词定向耦合器;方向性;微型;螺旋
1 引言
原因是整个基板结构对称,奇偶模相速不像微带线
三分贝耦合器在微波电路中很常见,形式多种那样有较大的差异。不加偏移的宽边带耦合器对加
多样,微带定向耦合器方向性比带状线耦合器方向工线条精度和线条之间对位精度要求比较高,所以
差,为了提高微带定向耦合器的方向性,先后提出采用宽边偏移耦合带状线结构。
了耦合边缘锯齿化[1],插入与耦合微带线平行金属板
螺旋宽边耦合的带状线三维结构封装如图1所
[2],曲折、螺旋型微带耦合器等,而带状线耦合器文
示,外盒四个角的方形分别为焊盘,1-4端口分别为
献[3]提出了耦合器中心交叉以减小耦合电容,四端口
信号输入、耦合、直通和隔离端口。中间耦合段为
用分布式电容补偿,曲折形[4]、螺旋型[5]等结构,文
四分之一电长度,通过电磁场相互耦合,奇、偶模
献[6]的缺点是螺旋端口需通过微孔引出,本文设计了
的电场分布如图2所示,两耦合导线上电压幅度相
端口在外侧的螺旋结构,有利于分立元件的集成,
等、相位相同的偶模激励时,偶模电场都分布在耦
早在1991年文献[7]就提出研制微型无盒耦合器的优
合部分的两侧,而电压幅度相等,相位相反的奇模
点,但其封装模型和隔离度有待改善。本文设计了
激励时,奇模电场分布在整个基片中,可见奇模提
新型螺旋结构宽边耦合定向耦合器,并在端口处接
供耦合,奇模波长小于偶模波长,也就是奇模的相
补偿电容提高了其回波损耗和隔离度,此微型无盒
速小于偶模相速,相速的不等降低了耦合器的方向
耦合器可以广泛应用于各种微波电路中。
性。而且耦合段与端口传输线阻抗的不连续性,也
2 定向耦合器的设计恶化了回波损耗和隔离度,Dydyk[4]用插入金属板
的电容补偿法,当耦合导线与金属板之间的电容达
定向耦合器在组件中起分路和合成信号的作到某一值的时候,奇、偶模相速相等,但是插入金
用,对方向性有一定要求,随着电子器件的小型属板仅仅局限在边缘耦合类型;微带边缘耦合[5],带
化,希望微波无源器件体积较小,便于电路的集状线宽边耦合[4]用开路分支节到地的电容补偿提高方
成,因此采用方向性较好并且结果紧凑的宽边带耦向性,它们仅适用于直线型耦合结构,而且尺寸较
合带状线结构来设计定向耦合器,宽边耦合带状线大;文献[5]是从端口通过过孔接入金属平面,如图3
耦合器方向性比微带线定向耦合器方向性好,主要

图1 三分贝定向耦合器三维结构封装图图2 奇偶模场分布
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Vol. 3 / Mar. 2009
左,作用是并联电容到地,增加对地的寄生电容, 截止而不是在地平面,用标准的带状线特征阻抗可
本文通过插入接地板的电容补偿法,同理也是增加知:
对地得寄生电容,见图3右,该方法