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专利号: 2021112941595
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,为双轴对称结构,其特征在于包括:

第一介质基板;

第二介质基板,位于所述第一介质基板的下方;

中间层金属地,位于所述第一介质基板和所述第二介质基板之间;

底层金属地,位于所述第二介质基板的底层;

工作在微波频带的分支线耦合器,位于所述第一介质基板的顶层;

双频耦合器端口,位于所述第一介质基板的顶层;

馈电微带线,位于所述第一介质基板的顶层;

低通滤波器,位于所述第一介质基板的顶层;

工作在毫米波频带的SIW定向耦合器,位于分支线耦合器的下方;

其中,所述中间层金属地开有四个耦合缝隙;四个耦合缝隙分别处于四条馈电微带线的正下方相对位置,即耦合缝隙位于双频耦合器端口与低通滤波器之间位置的下方;且四个耦合缝隙位于SIW定向耦合器的4个端口内相对位置;

每个耦合缝隙与最近距离低通滤波器的距离L1为双频带耦合器高频带中心频率对应的四分之一波长。

耦合缝隙长度Lap为毫米波信号中心频率对应的二分之一波长;

所述分支线耦合器的输入端口、输出端口、耦合端口、隔离端口各自与一个低通滤波器的一端连接;低通滤波器的另一端与馈电微带线的一端连接,馈电微带线的另一端作为双频耦合器端口;

所述微波频段信号和毫米波频段信号分别通过分支线耦合器和SIW定向耦合器通过耦合缝隙耦合。

2.如权利要求1所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于所述分支线耦合器包括一对平行设置的水平向微带线、一对平行设置的纵向微带线、输入端口、输出端口、耦合端口、隔离端口;由上述四条微带线围合成一个封闭式的矩形结构;其中一个水平向微带线和相邻纵向微带线的交接处构成输入端口、输出端口、耦合端口、隔离端口中的一个端口。

3.如权利要求2所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于水平向微带线、纵向微带线的电长度均为低频带中心频率对应的四分之一波长。

4.如权利要求2所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于馈电微带线采用50欧姆微带线,水平向微带线的宽度WC1对应33.36欧姆微带阻抗,纵向微带线的宽度WC2对应50欧姆微带阻抗。

5.如权利要求1所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于分支线耦合器的中心频率为2.4GHz,SIW定向耦合器的中心频率为28GHz。

6.如权利要求1所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于所述低通滤波器为三阶阶梯阻抗滤波器,包括第一阻抗微带线、第二阻抗微带线、中间阻抗微带线、第一输入输出馈线、第二输入输出馈线;第一阻抗微带线、第二阻抗微带线平行设置,中间阻抗微带线与第一阻抗微带线、第二阻抗微带线垂直设置,中间阻抗微带线的两端分别与第一阻抗微带线、第二阻抗微带线的中点连接,第一阻抗微带线、第二阻抗微带线的中点分别再接第一输入输出馈线、第二输入输出馈线;第一输入输出馈线接分支线耦合器的输入端口、输出端口、耦合端口、隔离端口中的一个端口,第二输入输出馈线接馈电微带线。

7.如权利要求6所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于第一阻抗微带线、第二阻抗微带线的结构尺寸相同,即宽度WF1和长度LF1相同,宽度WF1对应20欧姆微带阻抗;中间阻抗微带线的长度LF2比第一阻抗微带线、第二阻抗微带线的长度LF1长,宽度WF2比第一阻抗微带线、第二阻抗微带线的宽度WF1窄,宽度WF2对应100欧姆微带阻抗。

8.如权利要求1所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于所述SIW定向耦合器包括周期性分布的多个金属化通孔、中间层金属地、底层金属地;

所述金属化通孔贯穿第二介质基板,用于连接中间层金属地、底层金属地;所述SIW定向耦合器包括耦合部分,位于耦合部分两端的两个SIW馈电部分以及四个端口;所述耦合部分的中心开有耦合窗口,耦合窗口处无金属化通孔设置,用于实现能量的耦合,其长度与耦合量正相关;所述耦合部分两侧壁设有金属化通孔支节,用于在耦合量一定的情况下缩短耦合窗口的长度;所述SIW馈电部分设有耦合匹配金属化通孔、转角匹配金属化通孔;SIW馈电部分与耦合缝隙、耦合匹配金属化通孔、转角匹配金属化通孔共同实现SIW定向耦合器的馈电,调节耦合匹配金属化通孔的位置和直径以及耦合缝隙的长度和宽度,用以实现耦合馈电的阻抗匹配,调节转角匹配金属化通孔的位置和直径,用以实现SIW 90度转角的阻抗匹配。

9.如权利要求1‑8任一项所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于微波频段信号经过馈电微带线和低通滤波器进入分支线耦合器实现耦合,微波频段信号仅在分支线耦合器中传输,构成双频段耦合器的低频带。

10.如权利要求1‑8任一项所述的一种微波毫米波双频带独立设计的高频比定向耦合器,其特征在于调节耦合缝隙距离低通滤波的长度L1,使毫米波信号在耦合缝隙正上方处实现“短路”,用以实现阻止毫米波信号进入分支线耦合器,以及使毫米波频段信号通过缝隙耦合进入SIW定向耦合器中传输;毫米波频段的信号仅在SIW定向耦合器中传输,构成双频带耦合器的高频带。