[发明专利]基于基片集成波导传输线的高隔离度超宽带定向耦合器

权利要求书

1.一种基于基片集成波导传输线的高隔离度超宽带定向耦合器，属于单层PCB电路板射频器件，PCB电路板是介质板双面分别镀铜而成，其特征在于：所述双面镀铜的PCB板上表面包含有一个基片集成波导传输线SIW耦合结构（2）和四个锥形渐变型微带线匹配结构（3）构成耦合器（1），而下表面为镀铜接地板；所述耦合结构（2）共有四个输出端口，每个端口与一个锥形渐变型微带线匹配结构（3）相连接；耦合结构（2）是由主副两条基片集成波导SIW传输线（2-5、2-6）耦合而成，双面镀铜PCB板的两侧边缘均布有钻第一通孔（2-7）且第一通孔（2-7）内壁镀铜；所述主副两条相同的SIW传输线（2-5、2-6）通过四个等间距的镀铜第二通孔（2-2）和两侧对称分布的十二个镀铜第三通孔（2-8），以窄边耦合的方式来实现主SIW传输线（2-5）与副SIW传输线（2-6）之间的能量耦合；匹配结构（3）与耦合结构（2）连接部分的微带宽度（3-2）将微带线与基片集成波导传输线的传输损耗降到最小；50Ω端口的微带宽度（3-3）实现微带线50Ω匹配，降低耦合器与外部器件的传输损耗。

2.根据权利要求1所述的基于基片集成波导传输线的高隔离度超宽带定向耦合器，其特征在于：所述耦合结构由主副两条相同的SIW传输线（2-5、2-6）耦合实现；其中单条SIW传输线是由双面敷有金属铜的PCB电路板和镀铜第一通孔（2-7）组成，镀铜第一通孔（2-7）均匀分布在双面敷铜的PCB电路板的两侧，电磁场被限制在并行的两排镀铜通孔（2-7）之间传输；第一通孔（2-7）大小和间距需满足：s/d<2和d/a<0.2，其中s为两侧镀铜第一通孔（2-7）间距（4-2），d为镀铜通孔直径（4-1），a为SIW传输线等效为矩形波导后的宽度；满足这个条件才能保证电磁波在并行的两排镀铜第一通孔（2-7）之间传输。

3.根据权利要求1所述的基于基片集成波导传输线的高隔离度超宽带定向耦合器，其特征在于：所述该耦合器（1）的尺寸为193.6mm*49.4mm*1.56mm，其中耦合结构（2）的尺寸为83.8mm*41mm*1.56mm，匹配结构（3）的长度为54.9mm，耦合结构（2）中四个镀铜第二通孔（2-2）的间距（2-1）为10.5mm，镀铜第二通孔（2-2）的直径（2-3）为1mm；耦合结构（2）中两侧对称分布的十二个镀铜第三通孔（2-8）的间距（2-10）为2.9mm，镀铜第三通孔（2-8）的直径（2-9）为2.2mm；耦合结构（2）中四个镀铜第二通孔（2-2）和两侧对称分布的十二个镀铜第三通孔（2-8）的间距（2-11）为10mm；匹配结构（3）与耦合结构（2）连接部分的微带宽度（3-2）为10.3mm，50Ω端口的微带宽度（3-3）为3.38mm，PCB介质材料的介电常数为4.4；耦合器（1）仿真S参数：工作频段为4GHz～6GHz，耦合度S31接近10dB，输入端和隔离端之间的隔离度达到30dB以上，最高达40dB，回波损耗S11达到30dB以上，最高达到50dB，带宽达到40%。