[发明专利]一种正交定向耦合交叉结构和馈电网络

说明书

本发明公开一种正交定向耦合交叉结构和馈电网络，其中正交定向耦合交叉结构包括一个3dB基片集成波导定向耦合器和一个3dB带状线定向耦合器，其中3dB基片集成波导定向耦合器传输TE₁₀模式，在X方向实现3dB的耦合输出，3dB带状线定向耦合器传输TEM模式，在Y方向实现3dB的耦合输出。3dB带状线定向耦合器集成于3dB基片集成波导定向耦合器内部。当该交叉结构在两个正交方向同时被激励时，每个耦合器都能实现两个3dB的信号输出，并且两个输出信号的相位差为90°；上述两个耦合器之间的隔离度能够达到20dB以上，两个方向的模式传输不会相互干扰，具有很好的独立性。本发明能够实现正交方向上的定向耦合，并且实现了小型化。

技术领域

本发明涉及定向耦合器技术领域，尤其涉及一种正交定向耦合交叉结构和馈电网络。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，高集成度成为了评价系统的一项重要的指标。而在集成电路系统、天线分配网络等结构中往往需要交叉结构来实现两条传输线交叉传输信号。传统的交叉结构通常利用微带结构和气桥来实现，但这种半开放式结构的辐射损耗随着频率升高而变大，并不适用于高频。近年来发展迅速的基片集成波导技术为高频的应用提供了较好的解决方案。基片集成波导具有尺寸小、高频损耗低、易于其他平面结构集成的特点，因此得到了广泛的应用。

如今，元件的功能变得越来越复杂，需要更加复杂的PCB工艺，多层PCB结构上更紧凑、重量更轻，但能实现更多的功能，因此多层PCB技术成为了很多应用的首选。如今，多层PCB的工艺也越来越成熟，该技术的应用能够使结构更加小型化。

现有的交叉结构通常只能够实现简单的交叉传输，或者能够实现交叉滤波传输却受到窄带的限制，另外这些结构的尺寸较大，并且不易于组成大的阵列结构。

发明内容

为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供一种具有紧凑结构并能够同时在正交方向上实现耦合传输的交叉结构和馈电网络。

本发明通过以下技术方案实现这一目的。

本发明第一方面提供一种正交定向耦合交叉结构，包括一个3dB基片集成波导定向耦合器和一个3dB带状线定向耦合器，所述3dB基片集成波导定向耦合器包括两个并排放置的具有侧壁窗耦合窗的基片集成波导，通过耦合窗连接，组成x形状，所述3dB基片集成波导定向耦合器传输TE₁₀模式，在X轴方向实现3dB的耦合输出，所述基片集成波导的每个端部均与一直角转弯和一基片集成波导-共面波导转换结构相连，将输出信号由X轴方向转向Y轴方向；所述3dB带状线定向耦合器包括：两个交叉的带状线、交叉处的带状线耦合环，所述3dB带状线定向耦合器传输TEM模式，在Y轴方向实现3dB的耦合输出，所述带状线端部与带状线-共面波导转换结构相连以输出信号，所述3dB带状线定向耦合器集成在所述3dB基片集成波导定向耦合器内部，两者正交分布。该结构将两个不同类型的3dB定向耦合器正交集成在同一个位置，在实现两个正交方向上耦合传输的同时实现小型化。

作为优选实施例，所述交叉结构从上到下依次包括上层金属馈电层、上层介质基片、金属导带层、粘合层、下层介质基片和底部金属地层；所述交叉结构通过所述上层金属馈电层的接地共面波导结构馈电。

作为优选实施例，所述3dB基片集成波导定向耦合器由所述基片集成波导上的多个金属通孔构成，所述金属通孔自所述上层金属馈电层贯穿至所述底部金属地层，构成定向耦合器的侧壁，TE₁₀模式由所述接地共面波导结构经过所述基片集成波导-共面波导转换结构，进入所述3dB基片集成波导定向耦合器进行传输。

进一步的，所述基片集成波导-共面波导转换结构有4个，其中一个作为馈电端，与所述馈电端Y轴方向并行的基片集成波导-共面波导转换结构作为隔离端，其他两个基片集成波导-共面波导转换结构一个为直通端，另一个为耦合端。