[發明專利]基于復合左右手折疊基片集成波導的多層雙通帶耦合器

有效

• 申請號: 201210106075.9
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102610891A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 張理正;周亮;姜偉;尹文言;毛軍發;彭宏利
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01P5/00
• 分類號: H01P5/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明屬于微波耦合器的技術領域，具體地，涉及的是一種基于復合左右手折疊基片集成波導的多層雙通帶耦合器，可以用于微波毫米波電路設計，也可以用于微波毫米波集成電路設計。

背景技術

基片集成波導結構綜合了微帶線和矩形波導的優點：低成本、低剖面、損耗小、Q值高，并且易于和平面電路集成等。然而，在一些實際電路中，它的尺寸還是比較大。為此，有學者在基片集成波導的基礎上提出了一種新型波導結構——折疊基片集成波導，其面積是基片集成波導的一半，減小了電路尺寸，提高了集成度。

近些年來，雙通帶耦合器在許多通信系統中受到大量關注。這些雙通帶耦合器大部分是在平面微帶電路上實現的，通過加載開路或短路支節和復合左右手結構；而通過基片集成波導技術實現的非常少。V.A.Labay等人在2009年提出一種基片集成波導E平面的雙通帶耦合器(V.A.Labay?and?J.Bornemann，“Design?of?dual-band?substrate?integrated?waveguide?E-plane?directional?couplers，”Proc.2009?Asia?Pacific?Microwave?Conf.，TH2D-3，4p.，Singapore，December?2009.)，該耦合器通過兩個頻帶的間距為四分之一波長和四分之三波長實現。當把復合左右手結構引入到基片集成波導中，可以在截止頻率以下產生一個通帶，從而可以實現雙通帶，但是復合左右手基片集成波導的輻射損耗很大，難以實現強耦合。

發明內容

本發明的目的是提出一種新的基于復合左右手折疊集成波導的多層雙通帶耦合器結構：將兩個折疊基片集成波導疊放在一起，并在其公共面上蝕刻槽縫進行耦合；同時通過在每個折疊基片集成波導的中間金屬層上蝕刻交指槽縫，實現復合左右手特性，產生雙通帶性能。

根據本發明的一個方面，提供一種基于復合左右手折疊基片集成波導的多層雙通帶耦合器，所述耦合器為多層結構，自上至下分別為第一層金屬層1、第一層介質層2、第二層金屬層3、第二層介質層4、第三層金屬層5、第三層介質層6、第四層金屬層7、第四層介質層8、第五層金屬層9；在第一層介質層2、第二層介質層4、第三層介質層6、第四層介質層8上設置有多個第一金屬化通孔10、以及第二金屬化通孔11，第一金屬化通孔10連接第一層金屬層1、第二層金屬層3、第三層金屬層5、第四層金屬層7、第五層金屬層9，第二金屬化通孔11連接第一層金屬層1、第三層金屬層5、第五層金屬層9；在第一層金屬層1的兩端分別設有共面波導結構的隔離端15和耦合端16，在隔離端15和耦合端16處分別有一個第一盲孔13，第一盲孔13穿過第一層介質層2、并連接第一層金屬層1和第二層金屬層3；在第五層金屬層9的兩端分別設有共面波導結構的輸入端17和直通端18；在輸入端17和直通端18處分別有一個第二盲孔14，第二盲孔14穿過第四層介質層8、并連接第四層金屬層7和第五層金屬層9；在隔離端15、耦合端16、輸入端17和直通端18的兩側分別有多個第三金屬化通孔12，第三金屬化通孔12連接第一層金屬層1、第二層金屬層3、第三層金屬層5、第四層金屬層7、第五層金屬層9。

優選地，所述的第二層金屬層3上蝕刻有第一交指槽縫19，第一交指槽縫19有多個單元，呈周期性排列，每個單元中有多個交指；折疊基片集成波導通過第一漸變線22過渡到第一90度弧形帶狀線23和第一直線形帶狀線24，并通過第一焊盤25上的第一盲孔13引到共面波導結構的隔離端15和耦合端16。

優選地，所述的第三層金屬層5上蝕刻有第二槽縫20，第二槽縫20有多個，呈周期性排列。

優選地，所述的第四層金屬層7上蝕刻有第三交指槽縫21，第三交指槽縫21有多個單元，呈周期性排列，每個單元中有多個交指；折疊基片集成波導通過第二漸變線26過渡到第二90度弧形帶狀線27和第二直線形帶狀線28，并通過第二焊盤29上的第二盲孔14引到共面波導結構的輸入端17和直通端18。

優選地，所述第一金屬化通孔10、第二金屬化通孔11、以及第三金屬化通孔12分別排列成一排。

優選地，所述第一焊盤25為正方形焊盤。

優選地，所述第二焊盤29為正方形焊盤。

本發明的基于復合左右手折疊基片集成波導的多層雙通帶耦合器與現有技術相比，具有以下優點：

(1)耦合器采用了折疊基片集成波導技術和寬平面耦合方法，具有結構緊湊、空間利用率高等特點。

(2)采用折疊基片集成波導結構，具有較高的Q值和低損耗。