[发明专利]基于复合左右手折叠基片集成波导的多层双通带耦合器

说明书

技术领域

本发明属于微波耦合器的技术领域，具体地，涉及的是一种基于复合左右手折叠基片集成波导的多层双通带耦合器，可以用于微波毫米波电路设计，也可以用于微波毫米波集成电路设计。

背景技术

基片集成波导结构综合了微带线和矩形波导的优点：低成本、低剖面、损耗小、Q值高，并且易于和平面电路集成等。然而，在一些实际电路中，它的尺寸还是比较大。为此，有学者在基片集成波导的基础上提出了一种新型波导结构——折叠基片集成波导，其面积是基片集成波导的一半，减小了电路尺寸，提高了集成度。

近些年来，双通带耦合器在许多通信系统中受到大量关注。这些双通带耦合器大部分是在平面微带电路上实现的，通过加载开路或短路支节和复合左右手结构；而通过基片集成波导技术实现的非常少。V.A.Labay等人在2009年提出一种基片集成波导E平面的双通带耦合器(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.)，该耦合器通过两个频带的间距为四分之一波长和四分之三波长实现。当把复合左右手结构引入到基片集成波导中，可以在截止频率以下产生一个通带，从而可以实现双通带，但是复合左右手基片集成波导的辐射损耗很大，难以实现强耦合。

发明内容

本发明的目的是提出一种新的基于复合左右手折叠集成波导的多层双通带耦合器结构：将两个折叠基片集成波导叠放在一起，并在其公共面上蚀刻槽缝进行耦合；同时通过在每个折叠基片集成波导的中间金属层上蚀刻交指槽缝，实现复合左右手特性，产生双通带性能。

根据本发明的一个方面，提供一种基于复合左右手折叠基片集成波导的多层双通带耦合器，所述耦合器为多层结构，自上至下分别为第一层金属层1、第一层介质层2、第二层金属层3、第二层介质层4、第三层金属层5、第三层介质层6、第四层金属层7、第四层介质层8、第五层金属层9；在第一层介质层2、第二层介质层4、第三层介质层6、第四层介质层8上设置有多个第一金属化通孔10、以及第二金属化通孔11，第一金属化通孔10连接第一层金属层1、第二层金属层3、第三层金属层5、第四层金属层7、第五层金属层9，第二金属化通孔11连接第一层金属层1、第三层金属层5、第五层金属层9；在第一层金属层1的两端分别设有共面波导结构的隔离端15和耦合端16，在隔离端15和耦合端16处分别有一个第一盲孔13，第一盲孔13穿过第一层介质层2、并连接第一层金属层1和第二层金属层3；在第五层金属层9的两端分别设有共面波导结构的输入端17和直通端18；在输入端17和直通端18处分别有一个第二盲孔14，第二盲孔14穿过第四层介质层8、并连接第四层金属层7和第五层金属层9；在隔离端15、耦合端16、输入端17和直通端18的两侧分别有多个第三金属化通孔12，第三金属化通孔12连接第一层金属层1、第二层金属层3、第三层金属层5、第四层金属层7、第五层金属层9。

优选地，所述的第二层金属层3上蚀刻有第一交指槽缝19，第一交指槽缝19有多个单元，呈周期性排列，每个单元中有多个交指；折叠基片集成波导通过第一渐变线22过渡到第一90度弧形带状线23和第一直线形带状线24，并通过第一焊盘25上的第一盲孔13引到共面波导结构的隔离端15和耦合端16。

优选地，所述的第三层金属层5上蚀刻有第二槽缝20，第二槽缝20有多个，呈周期性排列。

优选地，所述的第四层金属层7上蚀刻有第三交指槽缝21，第三交指槽缝21有多个单元，呈周期性排列，每个单元中有多个交指；折叠基片集成波导通过第二渐变线26过渡到第二90度弧形带状线27和第二直线形带状线28，并通过第二焊盘29上的第二盲孔14引到共面波导结构的输入端17和直通端18。

优选地，所述第一金属化通孔10、第二金属化通孔11、以及第三金属化通孔12分别排列成一排。

优选地，所述第一焊盘25为正方形焊盘。

优选地，所述第二焊盘29为正方形焊盘。

本发明的基于复合左右手折叠基片集成波导的多层双通带耦合器与现有技术相比，具有以下优点：

(1)耦合器采用了折叠基片集成波导技术和宽平面耦合方法，具有结构紧凑、空间利用率高等特点。

(2)采用折叠基片集成波导结构，具有较高的Q值和低损耗。