旋形禪合單元內(nèi)部的各段互禪的主微帶線和副 微帶線的間距和線寬可W漸變不同，從而形成禪合系數(shù)的漸變W及寄生電容值的差異，還 可根據(jù)具體情況，在所述螺旋形禪合器的主副微帶線主體之間跨接電容，優(yōu)化電容值，調(diào)節(jié) 所述禪合器的禪合量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)螺旋形禪合器各段的禪合系數(shù)可調(diào)。所述禪合器的輸入輸 出端口處W及各螺旋形禪合單元的連接處并聯(lián)電容到地，通過優(yōu)化各螺旋形禪合單元的禪 合間距，微帶線線寬W及的電容容值，獲得所需的超寬工作頻帶，直通端口與禪合端口輸出 的射頻微波信號(hào)頻率與輸入信號(hào)相同，實(shí)現(xiàn)3地功率等分。相位上，直通端口與禪合端口的 輸出信號(hào)相差90度，實(shí)現(xiàn)了單端信號(hào)與正交信號(hào)之間轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)。
[0021] 本發(fā)明所述的新型超寬頻90°集成禪合器，我們W-個(gè)由4個(gè)螺旋形禪合單元構(gòu) 成的超寬頻90°集成禪合器為例，介紹它的【具體實(shí)施方式】。
[0022] 如圖2和圖3所示，本發(fā)明的超寬頻90°集成禪合器由兩條相互禪合的微帶線構(gòu) 成，其中一端被配置為禪合器的輸入端口 1的微帶線稱為主微帶，它的另一端則作為直通 端口 4輸出信號(hào)。另一條微帶線稱為副微帶，它的兩端分別配置為禪合器的禪合端口 2W 及隔離端口 3,隔離端口 3與50歐負(fù)載相連，從而實(shí)現(xiàn)良好的輸入駐波，實(shí)現(xiàn)最大的能量傳 輸。如圖3中所示，主副微帶路徑重疊部分通過多層金屬結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，主副微帶分別位于不同 層金屬，同時(shí)實(shí)現(xiàn)微帶線上下禪合W及邊際禪合。從總體上來看，通過兩條微帶線的上下禪 合W及邊際禪合，實(shí)現(xiàn)圖3中的新型超寬頻90°集成禪合器。
[0023] 常規(guī)的螺旋型禪合器，所包含各螺旋禪合單元中，微帶線禪合間距不變，原理上與 平行板禪合器類似，所構(gòu)成的螺旋型禪合系數(shù)，在整個(gè)禪合路徑上，禪合系數(shù)保持一個(gè)定 值，如圖2所示，對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的螺旋型禪合器，各螺旋形禪合單元5,6, 7,8的等效結(jié)構(gòu)，他 們的禪合系數(shù)K1，K2,K3,K4會(huì)形成 KI=K2 =K3 =K4 該樣一個(gè)等量關(guān)系。那么，根據(jù)傳統(tǒng)禪合器理論我們可W知道，該樣的結(jié)構(gòu)是很難實(shí)現(xiàn) 寬帶的禪合。
[0024] 不同于常規(guī)的螺旋形禪合器，在本發(fā)明所述的新型超寬頻90°集成禪合器中，兩 條緊密禪合的微帶線呈螺旋狀形成串聯(lián)的多個(gè)螺旋形禪合單元巧日說明書附圖3中標(biāo)號(hào)5， 6,7,8所示)，各相鄰所述螺旋形禪合單元的禪合間距和微帶線寬都不同，為從外部到內(nèi)部 逐漸變小，且每個(gè)螺旋形禪合單元內(nèi)部的各段互禪的主微帶線和副微帶線的間距和線寬可 W漸變不同，從而形成禪合系數(shù)的漸變W及寄生電容值的差異，實(shí)現(xiàn)整個(gè)螺旋形禪合器各 段的禪合系數(shù)漸變可調(diào)，形成如圖3所示的結(jié)構(gòu)。從禪合器等效原理來看，外圍的兩個(gè)螺旋 形禪合單元的間距較大，禪合系數(shù)較小，而中也兩個(gè)螺旋形禪合單元的間距較小，實(shí)現(xiàn)緊密 禪合，禪合系數(shù)較大。從圖2來看，各螺旋形禪合單元5,6, 7,8的禪合系數(shù)將實(shí)現(xiàn)如下的等 量關(guān)系： K1 = K4 <區(qū)2 = K3 從禪合器原理上來分析，如圖2所示的禪合器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了禪合系數(shù)由外部到內(nèi)部的 漸變，從而實(shí)現(xiàn)禪合器的超寬帶禪合。
[0025] 與此同時(shí)，所述禪合器的輸入輸出端口處，W及各螺旋形禪合單元的連接處，都可W并聯(lián)電容到地，在所述螺旋形禪合器的主副微帶線主體之間同樣可W跨接電容，通過電 磁仿真，優(yōu)化各螺旋形禪合單元的禪合間距W及電容容值，獲得所需的超寬工作頻帶，直通 端口與禪合端口輸出的射頻/微波信號(hào)頻率與輸入信號(hào)相同，實(shí)現(xiàn)3地功率等分。相位上， 直通端口與禪合端口的輸出信號(hào)相差90度，實(shí)現(xiàn)了單端信號(hào)與正交信號(hào)之間轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明所述的新型超寬頻90°集成禪合器原理，我們通過電磁仿真，采用理 想元件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)8-30GHZ的新型超寬頻90°集成禪合器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0027] 圖5中，給出了我們通過電磁仿真軟件實(shí)現(xiàn)的新型超寬頻90°集成禪合器，在我 們所需工作帶寬8-30GHZ內(nèi)的性能。我們可W看到，如圖5 (a)所示，直通輸出端口 4W及 禪合輸出端口 2的信號(hào)插入損耗都在3地左右，符合我們理論預(yù)測(cè)的性能。如圖5 (b)所 示，在直通輸出端口 4W及禪合輸出端口 2之前，信號(hào)隔離度達(dá)到了 30地W上該樣一個(gè)出 色的隔離性能。如圖5(C)所示，對(duì)于IQ正交信號(hào)，我們?cè)O(shè)計(jì)的新型超寬頻90°集成禪合 器的鏡像抑制能力，在整個(gè)工作帶寬8-30GHZ內(nèi)都達(dá)到了 25地CW上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，包括相互耦合的主微帶線和副微帶 線，所述主微帶線的一端被配置為耦合器的輸入端口，用于接收射頻/微波輸入信號(hào)，另一 端被配置為直通輸出端口，用于輸出信號(hào)；所述副微帶線的一端被配置為耦合器的耦合輸 出端口，另一端被配置為隔離端口，所述隔離端口與50歐負(fù)載相連；所述主微帶線和副微 帶線呈螺旋狀形成串聯(lián)的多個(gè)螺旋形耦合單元，各相鄰所述螺旋形耦合單元的耦合間距不 同或微帶線寬不同，且為從外部到內(nèi)部逐漸變小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，各所述螺旋形耦合 單元的連接處并聯(lián)電容到地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，所述耦合器的輸入 端口、直通輸出端口和耦合輸出端口處并聯(lián)電容到地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，所述主微帶線和副 微帶線之間跨接電容。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，所述主微帶線和副 微帶線的等效電長(zhǎng)度都是中心工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的1/4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，每個(gè)所述螺旋形耦 合單元內(nèi)部的各段互耦的主微帶線和副微帶線的間距和線寬漸變不同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，所述主微帶線和副 微帶線的螺旋結(jié)構(gòu)通過多層金屬結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)交叉以便與外部電路連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，所述主微帶線和副 微帶線主體屬于同層金屬并利用邊際耦合實(shí)現(xiàn)相互耦合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，所述主微帶線和副 微帶線主體分別位于不同層金屬，同時(shí)利用邊際耦合和不同層的上下耦合實(shí)現(xiàn)相互耦合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型超寬頻90°集成耦合器，其特征在于，各相鄰所述螺旋形 耦合單元的耦合間距和微帶線寬都不同。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型超寬頻90°集成耦合器，包括相互耦合的主微帶線和副微帶線，所述主微帶線的一端被配置為耦合器的輸入端口，用于接收射頻/微波輸入信號(hào)，另一端被配置為直通輸出端口，用于輸出信號(hào)；所述副微帶線的一端被配置為耦合器的耦合輸出端口，另一端被配置為隔離端口，所述隔離端口與50歐負(fù)載相連；所述主微帶線和副微帶線呈螺旋狀形成串聯(lián)的多個(gè)螺旋形耦合單元，各相鄰所述螺旋形耦合單元的耦合間距不同或微帶線寬不同，且為從外部到內(nèi)部逐漸變小。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)更寬的耦合器工作帶寬，輸出端口之間擁有更好的信號(hào)隔離度，以及提供較小的插入損耗。
【IPC分類】H01P5-18
【公開號(hào)】CN104767022
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410029195
【發(fā)明人】蔣樂, 徐小杰
【申請(qǐng)人】南京米樂為微電子科技有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年1月22日