專利名稱：用于定向耦合器的夾層結(jié)構(gòu)的制作方法
用于定向耦合器的夾層結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總地涉及電子傳輸線器件的領(lǐng)域，且更具體地涉及定向耦合器。
背景技術(shù)：
定向耦合器是用在許多射頻(RF)應(yīng)用中的無源器件，所述應(yīng)用包含例如功率放大器模塊。定向I禹合器按照已知量將傳輸線中的一部分傳輸功率通過另一端口I禹合出(在微帶耦合器或帶狀線耦合器的情況下，通過使用兩條傳輸線，這兩條傳輸線被設(shè)置為足夠接近在一起，使得穿過一條傳輸線的能量被耦合到另一條傳輸線)。如圖I中所示，定向耦合器100具有四個(gè)端口，即輸入端口 P1、傳輸端口 P2、耦合端口 P3及隔離端口 P4。術(shù)語“主線”指耦合器的介于端口 P1與P2之間的傳輸線部分110。術(shù)語“耦合線”指平行于主線110 延伸且介于耦合端口 P3與隔離端口 P4之間的傳輸線部分120。通常，該隔離端口 P4端接一內(nèi)部匹配負(fù)載或外部匹配負(fù)載，例如，500hm負(fù)載或750hm負(fù)載。應(yīng)理解，由于該定向耦合器為線性器件，圖I上的標(biāo)號是任意的。任何端口可以是輸入端口，其將導(dǎo)致被直接連接的端口為傳輸端口，相鄰的端口為耦合端口，對角線的端口為隔離端口(對于帶狀線耦合器和微帶耦合器)。
帶狀線耦合器和微帶耦合器被廣泛實(shí)施于功率放大器模塊，尤其是用于電信應(yīng)用中的功率放大器模塊，所述功率放大器模塊使用多層層壓印刷電路板(PCB)，因?yàn)檫@樣易于制作且成本低。傳統(tǒng)上，通過將主RF線210及耦合線220放置于兩個(gè)垂直相鄰的PCB層上且維持該兩個(gè)結(jié)構(gòu)的重疊以提供RF耦合，如圖2中所示，來實(shí)現(xiàn)這些耦合器。發(fā)明內(nèi)容
各個(gè)方面及實(shí)施例針對的是一種條帶稱合的稱合器(strip coupledcoupler)設(shè)計(jì)，在該耦合器設(shè)計(jì)中，相對于傳統(tǒng)的條帶耦合的耦合器設(shè)計(jì)，可以用減小的尺寸實(shí)現(xiàn)指定的耦合因子，且該耦合器設(shè)計(jì)也維持高定向性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用“夾層”結(jié)構(gòu)來提供主線與副/耦合線之間的更強(qiáng)的耦合，其中該主線實(shí)施于通過通孔連接的兩個(gè)層中，且副臂位于該兩個(gè)主線層之間，如下文進(jìn)一步討論的那樣。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種多層條帶稱合的稱合器包括形成于多層基板中的第一金屬層中的第一主臂部分，形成于該多層基板中的該第一金屬層上方的第二金屬層中的第二主臂部分，該第二主臂部分與該第一主臂部分垂直對齊且并聯(lián)電連接至該第一主臂部分； 和形成于該多層基板中的第三金屬層中的耦合臂，該耦合臂設(shè)置于該第一主臂部分與該第二主臂部分之間，該耦合臂通過第一介電層而與該第一主臂部分分開且通過第二介電層而與該第二主臂部分分開。該第一主臂部分、該耦合臂及該第二主臂部分在多層基板中垂直地對齊且形成夾層結(jié)構(gòu)。該多層條帶耦合的耦合器還包括位于該第一主臂部分的輸入附近的第一通孔，該第一通孔將該第一主臂部分與第二主臂部分并聯(lián)地電連接；和第二通孔， 其位于該第一主臂部分及第二主臂部分的相對于所述輸入的遠(yuǎn)端(distal end)附近，該第二通孔將該第一主臂部分與該第二主臂部分并聯(lián)地電連接。在一個(gè)示例中，該多層基板為4多層印刷電路板。在一個(gè)示例中，該耦合臂位于該第一通孔與第二通孔之間。在另一個(gè)示例中，該第一主臂部分與第二主臂部分中的電流方向相同。在另一個(gè)不例中，該第一主臂部分與第二主臂部分及該耦合臂包含銅跡線。
根據(jù)形成在多層印刷電路板中的條帶耦合的耦合器的一個(gè)實(shí)施例，該條帶耦合的耦合器包括形成于該多層印刷電路板的第一層中的第一主線部分、形成于該多層印刷電路板的第二層中的第二主線部分、形成于該多層印刷電路板的第三層中的耦合線、和至少一個(gè)通孔，該第三層設(shè)置于該第一層與該第二層之間，且該耦合線設(shè)置于該第一主線部分與該第二主線部分之間，且該耦合線、該第一主線部分與該第二主線部分垂直對齊，所述至少一個(gè)通孔將該第一主線部分并聯(lián)地電連接至該第二主線部分。
在條帶耦合的耦合器的一個(gè)示例中，該第一層、第二層及第三層為該多層印刷電路板的金屬層。例如，該第一主線部分及該第二主線部分及該耦合線可以是印刷銅或金跡線。在一個(gè)示例中，該至少一個(gè)通孔包含位于該第一主線部分的近端附近的第一通孔及位于該第一主線部分的遠(yuǎn)端附近的第二通孔。在一個(gè)示例中，耦合線位于第一通孔和第二通孔之間。條帶耦合的耦合器還可包括輸入端口，其被耦合至該第一主線部分及該第二主線部分中的每一個(gè)的近端；和耦合端口，其被耦合至該耦合線的近端，該耦合線的近端與該第一主線部分及第二主線部分的近端位于該條帶耦合的耦合器的相同的一端。在另一個(gè)示例中，條帶耦合的耦合器還包括被耦合至該第一主線部分及第二主線部分的遠(yuǎn)端的傳輸端口和被耦合至該耦合線的遠(yuǎn)端的隔離端口。隔離端口可端接一匹配負(fù)載。在一個(gè)示例中， 該第一主線部分與該第二主線部分中的電流處于從該輸入端口至該傳輸端口的相同方向。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，夾層條帶耦合的耦合器包括主臂，該主臂包含第一主臂部分及設(shè)置于該第一主臂部分上方的第二主臂部分，該第一主臂部分和第二主臂部分并聯(lián)地電連接在一起；和耦合臂，其設(shè)置于該第一主臂部分和第二主臂部分之間，該第一主臂部分、 該耦合臂及該第二主臂部分彼此垂直地對齊且形成夾層結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)示例中，該夾層條帶耦合的耦合器還包括電連接該第一主臂部分與第二主臂部分的至少一個(gè)通孔。在另一個(gè)示例中，該夾層條帶耦合的耦合器實(shí)施于多層印刷電路板中，其中該第一主臂部分設(shè)置于該多層印刷電路板的第一金屬層中，其中該第二主臂部分設(shè)置于該多層印刷電路板的第二金屬層中，該第二金屬層設(shè)置于該第一金屬層的上方， 且其中該耦合臂設(shè)置于該多層印刷電路板中的第三金屬層中，該第三金屬層設(shè)置于該第一金屬層的上方以及該第二金屬層的下方。在一個(gè)示例中，該至少一個(gè)通孔包括位于該第一主臂部分及該第二主臂部分的近端附近的第一通孔，及位于該第一主臂部分及第二主臂部分的遠(yuǎn)端附近的第二通孔。夾層條帶耦合的耦合器還可包含被耦合至該第一主臂部分及該第二主臂部分的近端的輸入端口、及被耦合至該第一主臂部分及該第二主臂部分的遠(yuǎn)端的傳輸端口。在一個(gè)不例中，該第一主臂部分與該第二主臂部分中的電流處于從輸入端口至傳輸端口的相同方向。
下文將詳細(xì)描述其他方面、實(shí)施例及這些示例性方面和實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。在此公開的任何實(shí)施例可以按照符合在這里公開的目標(biāo)、目的及需要中的至少一個(gè)的任何方式而與任何其它實(shí)施例組合，且對“實(shí)施例”、“ 一些實(shí)施例”、“替代實(shí)施例”、“各種實(shí)施例”、“ 一個(gè)實(shí)施例”等的提及并不一定相互排斥，而是意圖是指明關(guān)于該實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可包含在至少一個(gè)實(shí)施例中。在這里，這樣的術(shù)語的出現(xiàn)并不一定全部指示相同的實(shí)施例。附圖被包括進(jìn)來以提供對各種方面及實(shí)施例的示意及進(jìn)一步理解，且被引入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖連同該說明書的剩余部分用以解釋所描述和所要求保護(hù)的方面和實(shí)施例的原理及操作。


下文參考附圖來討論至少一個(gè)實(shí)施例的各種方面，附圖并不意在按照比例而繪制。在圖中的技術(shù)特征、詳盡描述或任何權(quán)利要求之后跟隨著參考標(biāo)記的情況下，包含該參考標(biāo)記的唯一目的是增加對圖、詳盡描述及權(quán)利要求的可理解性。因此，參考標(biāo)記的存在或不存在并不意在具有對任何權(quán)利要求元素的范圍的任何限制作用。在圖中，各個(gè)圖中所示的每個(gè)相同或幾乎相同的組件通過相似的數(shù)字表示。為了簡潔起見，并沒有在每個(gè)圖中標(biāo)出每個(gè)組件。提供這些附圖的目的是示意及解釋且并不意在作為對本發(fā)明的范圍的限制進(jìn)行的限定。在圖中
圖I是定向耦合器的一個(gè)示例的框圖2是實(shí)施在多層印刷電路板上的傳統(tǒng)的條帶耦合的定向耦合器的一個(gè)示例的圖3是根據(jù)本發(fā)明方面的實(shí)施于多層印刷電路板上的夾層條帶耦合的定向耦合器的一個(gè)示例的圖4是傳統(tǒng)的條帶耦合的耦合器的一個(gè)示例的仿真圖5A是用于圖4的仿真?zhèn)鹘y(tǒng)條帶耦合的耦合器的作為頻率的函數(shù)的耦合因子的曲線圖5B是用于圖4的仿真?zhèn)鹘y(tǒng)條帶耦合的耦合器的作為頻率的函數(shù)的定向性的曲線圖5C是用于圖4的仿真?zhèn)鹘y(tǒng)條帶耦合的耦合器的作為頻率的函數(shù)的回波損耗的曲線圖6是根據(jù)本發(fā)明方面的夾層條帶耦合的耦合器的一個(gè)示例的仿真圖7A是用于圖6的仿真夾層條帶耦合的耦合器的作為頻率的函數(shù)的耦合因子的曲線圖7B是用于圖6的仿真夾層條帶耦合的耦合器的作為頻率的函數(shù)的定向性的曲線圖；以及
圖7C是用于圖6的仿真夾層條帶耦合的耦合器的作為頻率的函數(shù)的回波損耗的曲線圖。
具體實(shí)施方式
為了支持多波段及多模應(yīng)用，已提出用于無線設(shè)備(諸如蜂窩式電話手持機(jī))的架構(gòu)，其中使用菊鏈?zhǔn)?daisy-chained)定向I禹合器而跨多個(gè)頻帶共用功率檢測。這需要具有高定向性且具有跨不同頻帶的相同耦合因子的耦合器。該耦合因子(以dB計(jì))定義為
權(quán)利要求
1.一種夾層條帶耦合的耦合器，包括主臂，其包含第一主臂部分及設(shè)置于該第一主臂部分的上方的第二主臂部分，該第一主臂部分和第二主臂部分并聯(lián)地電連接在一起；和耦合臂，其設(shè)置于該第一主臂部分和第二主臂部分之間，該第一主臂部分、該耦合臂及該第二主臂部分彼此垂直地對齊且形成夾層結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的夾層條帶耦合的耦合器，還包括電連接該第一主臂部分與第二主臂部分的至少一個(gè)通孔。
3.如權(quán)利要求2所述的夾層條帶耦合的耦合器，其中該夾層條帶耦合的耦合器被實(shí)施于多層印刷電路板中；其中該第一主臂部分設(shè)置于該多層印刷電路板的第一金屬層中；其中該第二主臂部分設(shè)置于該多層印刷電路板的第二金屬層中，該第二金屬層設(shè)置于該第一金屬層的上方；且其中該耦合臂設(shè)置于該多層印刷電路板的第三金屬層中，該第三金屬層設(shè)置于該第一金屬層的上方以及該第二金屬層的下方。
4.如權(quán)利要求2所述的夾層條帶耦合的耦合器，其中該至少一個(gè)通孔包括位于該第一主臂部分及該第二主臂部分的近端附近的第一通孔、以及位于該第一主臂部分及第二主臂部分的遠(yuǎn)端附近的第二通孔。
5.如權(quán)利要求4所述的夾層條帶耦合的耦合器，還包括被耦合至該第一主臂部分及該第二主臂部分的近端的輸入端口、以及被耦合至該第一主臂部分及該第二主臂部分的遠(yuǎn)端的傳輸端口。
6.如權(quán)利要求I所述的夾層條帶耦合的耦合器，其中該第一主臂部分與該第二主臂部分中的電流方向相同。
7.—種多層條帶稱合的稱合器,包括第一主臂部分，形成于多層基板中的第一金屬層中；第二主臂部分，形成于該多層基板中的該第一金屬層上方的第二金屬層中，該第二主臂部分與該第一主臂部分垂直對齊且電連接至該第一主臂部分；耦合臂，形成于該多層基板中的第三金屬層中，該耦合臂設(shè)置于該第一主臂部分與該第二主臂部分之間，該耦合臂通過第一介電層而與該第一主臂部分分開且通過第二介電層而與該第二主臂部分分開；第一通孔，位于該第一主臂部分的輸入附近，該第一通孔將該第一主臂部分與第二主臂部分并聯(lián)地電連接；和第二通孔，其位于該第一主臂部分及第二主臂部分的、相對于所述輸入的遠(yuǎn)端附近，該第二通孔將該第一主臂部分與該第二主臂部分并聯(lián)地電連接。
8.如權(quán)利要求7的多層條帶耦合的耦合器，其中該多層基板為多層印刷電路板。
9.如權(quán)利要求7所述的多層條帶耦合的耦合器，其中該耦合臂位于該第一通孔與第二通孔之間。
10.如權(quán)利要求7所述的多層條帶耦合的耦合器，其中該第一主臂部分與第二主臂部分中的電流方向相同。
11.如權(quán)利要求7所述的多層條帶耦合的耦合器，其中該第一主臂部分與第二主臂部分及該耦合臂包括銅跡線。
12.—種形成于多層印刷電路板中的條帶耦合的耦合器，該條帶耦合的耦合器包括 第一主線部分，形成于該多層印刷電路板的第一層中；第二主線部分，形成于該多層印刷電路板的第二層中；耦合線，形成于該多層印刷電路板的第三層中，該第三層設(shè)置于該第一層與該第二層之間且該耦合線設(shè)置于該第一主線部分與該第二主線部分之間，并且該耦合線、該第一主線部分與該第二主線部分垂直對齊；和至少一個(gè)通孔，其將該第一主線部分并聯(lián)地電連接至該第二主線部分。
13.如權(quán)利要求12所述的條帶耦合的耦合器，其中該第一層、第二層及第三層為該多層印刷電路板的金屬層。
14.如權(quán)利要求12所述的條帶耦合的耦合器，其中該第一主線部分及該第二主線部分及該耦合線為印刷銅跡線。
15.如權(quán)利要求12所述的條帶耦合的耦合器，其中該至少一個(gè)通孔包含位于該第一主線部分的近端附近的第一通孔及位于該第一主線部分的遠(yuǎn)端附近的第二通孔。
16.如權(quán)利要求15所述的條帶耦合的耦合器，還包括輸入端口，其被耦合至該第一主線部分及該第二主線部分中的每一個(gè)的近端；和耦合端口，其被耦合至該耦合線的近端，該耦合線的近端在該條帶耦合的耦合器的、與該第一主線部分及第二主線部分的近端相同的一端。
17.如權(quán)利要求16所述的條帶耦合的耦合器，還包括傳輸端口，其被耦合至該第一主線部分及第二主線部分的遠(yuǎn)端；和隔離端口，其被耦合至該耦合線的遠(yuǎn)端。
18.如權(quán)利要求17所述的條帶耦合的耦合器，其中該第一主線部分與該第二主線部分中的電流處于從該輸入端口至該傳輸端口的相同方向上。
19.如權(quán)利要求17所述的條帶耦合的耦合器，還包括被耦合至該隔離端口的匹配負(fù)載。
20.如權(quán)利要求15所述的條帶耦合的耦合器，其中該耦合線位于該第一通孔與第二通孔之間。
全文摘要
一種實(shí)施于諸如多層印刷電路板的多層基板中的夾層條帶耦合的耦合器。在一個(gè)示例中，該夾層條帶耦合的耦合器包含主臂和耦合臂，該主臂具有第一主臂部分及設(shè)置于該第一主臂部分的上方的第二主臂部分，該第一主臂部分與第二主臂部分被電連接在一起，該耦合臂設(shè)置于該第一主臂部分與該第二主臂部分之間，該第一主臂部分、該耦合臂及該第二主臂部分形成夾層結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01P3/08GK102948008SQ201180030002
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者李陽, 朱軒昂, D.普里克霍德科 申請人:天工方案公司