[发明专利]表面贴装微波器件寄生耦合修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面贴装微波器件寄生耦合修正方法。

背景技术

小型化表面贴装微波无源电路系列产品主要包括功分器、耦合器、90度电桥等，满足无线通信、导航、雷达等电子设备的需求，具有广阔的市场前景。

由于微波无源器件的小型化设计需求，限制了耦合器件的尺寸。缩小体积的第一个办法是将耦合传输线进行弯折，由于电桥的耦合度很强，传输线比较细，传输线间间距大，上下传输线间的距离小，电磁场主要集中在传输线间形成耦合。当耦合度逐步降低时，耦合线变宽，线间距s和线宽相比拟，耦合线间距d也增大，寄生耦合变得与主耦合相比拟（如图1所示）。

寄生耦合是指在设计的耦合之外由于布线或器件特性而额外产生的耦合现象。比如连接电容的PCB线路过近会额外的增加电容耦合的电容量，尤其是高频电路中小容量电容，并排的布线就可以改变电容量。由于寄生耦合的存在，特别是在弱耦合条件下，寄生耦合的大小与主耦合相比拟时，会出现以下问题：

（1）由于不均匀填充，寄生耦合会改变耦合线的奇偶模相速，耦合器的方向性急剧下降；

（2）耦合度发生变化，频率响应变得不可控制；

（3）驻波变差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耦合线的奇偶模相速稳定、耦合器的方向性稳定，传输线的电感大、驻波理想，耦合度稳定，频率响应的可控性强的表面贴装微波器件寄生耦合修正方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：表面贴装微波器件寄生耦合修正方法，它包括以下步骤：

（1）调整耦合传输线的宽度，增加传输线的电感以改善驻波；

（2）调整无耦合传输线的电容，提高耦合器的方向性；

（3）调整耦合器的耦合度，它包括以下两种方式：

A：调整耦合器的介电常数和厚度；

B：改变耦合窗的宽度。

进一步地，表面贴装微波器件寄生耦合修正方法还包括一个计算寄生耦合电容阵大小的步骤，寄生耦合电容阵大小的计算采用有限元法。

通过有限元法计算寄生耦合电容阵大小的方法包括以下步骤：

S11：通过边界条件和FEM方法计算出耦合导体之间的储能关系；

S12：获得传输线的电容阵大小。

步骤S11包括以下子步骤：

S21：剖分：将要分析问题的定义域进行分割，离散成有限个分割单元的集合，分割单元的形状在原则上是任意的，二维问题一般采用三角形单元或矩形单元，三维空间问题一般采用四面体或多面体等，每个单元的顶点成为节点；

S22：单元分析：进行分片插值，将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网格点上的函数值展开，建立一个线性插值函数；

S23：求解近似变分方程：把连续体离散成有限个分割单元，连续体的单元是指定形状的单元体，每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，根据能量方程或加权残量方程建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组，得到有限元法的数值解。

进一步地，指定形状的单元体包括三角形、四边形、四面体、五面体和六面体的单元体。

优选地，在解决双变量平面问题时，将连续体划分为三角形单元体。 

本发明的有益效果是：

（1）通过有限元法计算寄生耦合电容阵大小，解决了传统寄生耦合电容阵无法精确计算的难题，而且计算方法实施起来十分简便，计算速度快、效率高，精确度高，可靠性好；

（2）耦合线的奇偶模相速稳定，耦合器的方向性稳定；

（3）耦合度稳定，频率响应的可控性强；

（4）通过调整耦合传输线的宽度增加了传输线的电感，改善了驻波比。 

附图说明

图1为寄生耦合示意图；

图2为寄生耦合电容阵结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

表面贴装微波器件寄生耦合修正方法，它包括以下步骤：

（1）调整耦合传输线的宽度，增加传输线的电感以改善驻波；

（2）调整无耦合传输线的电容，提高耦合器的方向性；

（3）调整耦合器的耦合度，它包括以下两种方式：

A：调整耦合器的介电常数和厚度；

B：改变耦合窗的宽度。