[发明专利]一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器

说明书

本发明是一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器,包括双面衬底，双面衬底的表面设置有两条微带线，两条微带线相互平行，两条微带线之间设置有若干基片集成波导，微带基片集成波导的端部与相邻微带线之间设置有三角形微带过渡段，基片集成波导两侧边缘均设置有若干基片集成波导短路过孔；两条微带线的端部分别形成输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口。该种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器，能够实现覆盖指定频段内的毫米波能量耦合，通过双面PCB板制造实现，有利于降低大规模商业应用的成本。

技术领域

本发明涉及电磁场与微波技术领域，具体的说是一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器。

背景技术

在通信和雷达前端系统设计中，定向耦合器是一类重要的关键无源器件。针对于毫米波频段，有很多种方法用于设计和制造所需的定向耦合器，如在22纳米FDSOI-CMOS工艺中设计V波段分支线耦合器，利用MEMS工艺设计微波导毫米波耦合器，甚至基于硅基微同轴工艺设计rat-race混合耦合器。然而对于大批量的民用毫米波前端设计而言，需要研究基于双面PCB工艺的低成本耦合器。

近年来，基于周期结构加载的前向波定向耦合器在微波频段得到了显著发展，特别是研究人员基于周期性蘑菇形结构、周期性H型结构和周期性Y型接地通孔结构分别实现了小型化和宽带化的前向波定向耦合器，这些前向波定向耦合器的工作原理主要基于奇偶模情况下等效电路的不同，从而实现较大的奇偶模相位差或者大带宽恒定奇偶模相位差。然而，上述报道的前向波定向耦合器的研究都聚焦在微波频段，主要研究的事0 dB和3 dB的强耦合设计，毫米波频段的前向波定向耦合器还未见报道。且针对77/79 GHz车载调频连续波雷达应用而言，具有弱耦合能力的定向耦合器更受欢迎，其主要用于耦合一部分发射支路的信号作为接收支路混频器的本振源。

此外，目前报道的前向波定向耦合器很多需要借助多层电路实现，为了降低批量应用的电路制造成本，还需进一步研究基于双面PCB板的毫米波前向波弱定向耦合器。针对PCB板的毫米波前向波弱定向耦合器的测试，一般需将其结合微带鳍线封装在波导腔中，通过标准波导法兰进行性能测试，或作为独立器件使用；然而波导封装后的性能易发生变化，为此近年来报道的周期结构封装技术可以在上述毫米波前向波定向耦合器中进行应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器，能够实现覆盖指定频段内的毫米波弱耦合，通过双面PCB板制造实现，有利于降低大规模商业应用的成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器，其特征在于：包括双面衬底，所述的双面衬底的表面设置有两条微带线，所述的两条微带线相互平行，所述的两条微带线之间设置有若干基片集成波导，所述的基片集成波导的端部与相邻微带线之间设置有三角形微带过渡段，所述的基片集成波导两侧边缘均设置有若干基片集成波导短路过孔；

所述的两条微带线的端部分别形成输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口。

所述的双面衬底采用双面PCB板制造。

所述的两条微带线之间的基片集成波导的数量不少于两组。

所述的基片集成波导的表面的基片集成波导短路过孔沿基片集成波导侧边缘等间距设置。

所述的基片集成波导与微带线相互垂直，所述的基片集成波导与微带线之间的三角形微带过渡段的宽度由靠近基片集成波导一端至靠近微带线一端逐渐减小。

所述的输入端口和直通端口分别位于一条微带线的两端，所述的耦合端口和隔离端口分别位于另一条微带线的两端，所述的直通端口和耦合端口同侧设置。

所述的输入端口、直通端口、耦合端口、隔离端口两侧均可通过设置微带鳍线过渡形成波导法兰端口。