[发明专利]谐波抑制宽带贴片耦合器及其调整功分比的方法、同时实现宽带和二次谐波抑制的方法

说明书

本发明涉及一种谐波抑制宽带贴片耦合器及其调整功分比的方法、同时实现宽带和二次谐波抑制的方法，其结构包括从上往下依次排布的扇形贴片层、顶层介质基板、电磁带隙层、底层介质基板以及金属地层；所述扇形贴片层包括两对半径一大一小且圆心角均为90度的扇形贴片组，每一对扇形贴片组的两个扇形贴片以原点对称。相邻两个扇形贴片之间设有输出端口；所述电磁带隙层阵列布置有N*N个矩形良导体贴片，N为大于等于2的正整数；所述底层介质基板对应矩形良导体贴片的中心设有金属过孔，金属过孔贯穿底层介质基板、并分别与矩形良导体贴片和金属地层连接。本发明可以同时实现宽带和二次谐波抑制功能的任意公分比输出。

技术领域

本发明涉及微波通信中使用的耦合器，特别涉及一种可同时实现宽带和二次谐波抑制的任意功分比输出的谐波抑制宽带贴片耦合器。

背景技术

耦合器是一种具有方向性的功率分配元件，它能从主传输系统的正向波中按照不同比例把功率分配到耦合端。在功率增益控制器件、平衡放大器、调制解调电路、相控阵雷达系统的馈电网络中，都需要用到耦合器。

如今用来实现宽带和谐波抑制的方法主要有以下几种：

一是设计一种结构基于贴片结构的正交耦合器，来实现带宽的拓展，它由四个圆心角为90°，半径可调的扇形金属贴片构成。但是这种设计无法同时抑制谐波的通过。

二是设计一种结构基于电磁带隙的分支线耦合器，实现谐波的抑制功能。由于慢波效应的存在，这种设计的尺寸也得到进一步减小。但是此设计牺牲了耦合器的带宽。

三是设计一种使用集总原件带阻谐振器的耦合器，因为带阻谐振器本身具备谐波抑制功能，通过在耦合器中使用带阻谐振器来实现谐波抑制所需要的高通和低通特性，实现谐波抑制的功能。

四是使用一段耦合线部分插入传统耦合器的低阻抗微带线，由于固有的在奇次谐波的不对称性，可以实现耦合器的谐波抑制。

然而，以上的宽带和谐波抑制的任意输出功分比耦合器的研究只能单一实现宽带或者谐波抑制功能之一，未能同时实现两者并满足任意功分比输出功能。因此，需要一种能同时实现宽带和二次谐波抑制并输出任意功分比的耦合器结构。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术结构中存在的不足，而提供一种结构简单、合理，可以同时实现宽带和二次谐波抑制功能的任意公分比输出的谐波抑制宽带贴片耦合器。

本发明的目的是这样实现的：

一种谐波抑制宽带贴片耦合器，其特征是，包括从上往下依次排布的扇形贴片层、顶层介质基板、电磁带隙层、底层介质基板以及金属地层；所述扇形贴片层包括两对半径一大一小且圆心角均为90°的扇形贴片组，每一对扇形贴片组的两个扇形贴片以原点对称。相邻两个扇形贴片之间设有输出端口；所述电磁带隙层阵列布置有N*N个矩形良导体贴片，N为大于等于2的正整数；所述底层介质基板对应矩形良导体贴片的中心设有金属过孔，金属过孔贯穿底层介质基板、并分别与矩形良导体贴片和金属地层连接。

上述两对扇形贴片组共四个扇形贴片的半径可调，圆心角为90°，用以实现基本正交耦合器功能。矩形良导体贴片与金属过孔共同构成蘑菇型结构，用以同时实现所提出耦合器的宽带和二次谐波抑制功能。所述蘑菇型结构的中心位于矩形良导体贴片的圆心位置正下方，整个耦合器由顶层介质基片和底层介质基片压制而成，从而同时实现所提出耦合器的宽带和二次谐波抑制功能。本发明首次提出一种能同时实现宽带和二次谐波抑制，且输出任意功分比的贴片耦合器，大大降低了设计不同要求耦合器的成本和复杂度。可用于C波段卫星电视广播和小型卫星地面站等无线通信系统。