用于4g移動通信的寬帶定向耦合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于4G移動通信的寬帶定向耦合器，涉及一種通信【技術(shù)領(lǐng)域】使用的耦合器。本發(fā)明耦合器包括介質(zhì)基板、底層金屬地板、頂層微帶分支線耦合單元、頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元以及底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元，通過在微帶分支線耦合器的各端口連接微帶并聯(lián)L型開路枝節(jié)匹配單元拓寬耦合器的帶寬，耦合器接地板中缺陷地結(jié)構(gòu)的加入，進一步拓寬了耦合器帶寬。本發(fā)明的頻段覆蓋了國內(nèi)三大運營商的LTE頻段，可用于4G移動通信。本發(fā)明寬帶耦合單元結(jié)構(gòu)簡單，具有對稱性；尺寸適中，制作成本低廉。
【專利說明】用于4G移動通信的寬帶定向耦合器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信【技術(shù)領(lǐng)域】使用的耦合器，具體指一種用于4G移動通信的寬帶定向親合器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著TD-LTE (即:分時長期演進技術(shù))商用牌照和FDD-LTE (即:長期演進技術(shù))試驗牌照的發(fā)放，中國正式進入4G通信時代。未來國內(nèi)4G移動通信趨勢將是TD-LTE和FDD-LTE融合組網(wǎng)，覆蓋TD-LTE和FDD-LTE頻段的寬帶耦合器則是實現(xiàn)組網(wǎng)的關(guān)鍵部件之
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[0003]目前國內(nèi)TD-LTE頻段的分配:中國移動為1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz ;中國聯(lián)通為 2300-2320MHz、2555_2575MHz ;中國電信為 2370_2390MHz、2635-2655MHz。FDD-LTE 頻段的分配:中國電信為 1755_1785MHz 和 1850-1880MHz ;中國聯(lián)通為1955-1980MHz和2145_2170MHz。根據(jù)這些情況，一個覆蓋了 1.75?2.75GHz頻段的寬帶耦合器可以在TD-LTE和FDD-LTE融合組網(wǎng)中得到運用。
[0004]針對國內(nèi)4G移動通信中TD-LTE與FDD-LTE兩種制式融合組網(wǎng)時耦合器的頻帶覆蓋問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、具有寬頻特性、便于制作的定向耦合器，為國內(nèi)4G移動通信的耦合器開發(fā)提供技術(shù)儲備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于4G移動通信的寬帶定向耦合器，本發(fā)明的耦合器體積適中、結(jié)構(gòu)簡單，能有效地實現(xiàn)與射頻電路的融合。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種寬帶定向耦合器，包括介質(zhì)基板、底層金屬地板、頂層微帶分支線耦合單元、頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元以及底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元；
[0008]所述底層金屬地板單元與底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元，印刷設(shè)置在介質(zhì)基板的底層；
[0009]所述頂層微帶分支線耦合單元與頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元，印刷設(shè)置在介質(zhì)基板的頂層，頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元與頂層微帶分支線耦合單元各輸入端相連，頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元是一個微帶并聯(lián)L型開路枝節(jié)匹配電路；
[0010]底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元與頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元上下對應(yīng)，并且分別為四組；所述底層缺陷地結(jié)構(gòu)通過在底層金屬地板上刻蝕得到。所述介質(zhì)基板的材質(zhì)是介電常數(shù)為4.4的環(huán)氧玻璃布層壓板FR4。
[0011]底層金屬地板，用于接地；頂層微帶分支線耦合單元，用以實現(xiàn)直通、耦合及隔離功能；頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元用以拓寬耦合器帶寬；底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元進一步增加耦合器的工作帶寬。
[0012]本發(fā)明耦合器共有四個端口，其端口 A (輸入端)加入信號，根據(jù)需要在端口 B (直通端)和端口 C(耦合端)按照一定比例分配，端口 D(隔離端)沒有信號到達，加載匹配負載。
[0013]作為優(yōu)選，本發(fā)明的耦合器所述的底層缺陷地結(jié)構(gòu)為五個啞鈴型的缺陷地結(jié)構(gòu)串聯(lián)得到。
[0014]本發(fā)明的寬帶定向耦合器利用印刷電路板工藝或集成電路工藝制作，在介質(zhì)基板上設(shè)計頂層寬帶耦合電路和底層接地板，通過上述手段保證頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元與底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元的上下對稱，調(diào)整耦合器的工作特性，實現(xiàn)耦合器的頻率覆蓋和寬頻特性。
[0015]本發(fā)明有益效果:
[0016]本發(fā)明耦合器采用經(jīng)典微帶分支線耦合器，具有體積小，易于與其他射頻電路集成的優(yōu)點。通過在微帶分支線耦合器的各端口連接微帶并聯(lián)L型開路枝節(jié)匹配單元拓寬耦合器的帶寬，再通過在接地板上刻蝕與匹配單元相對應(yīng)的缺陷地結(jié)構(gòu)進一步拓寬親合器帶寬以達到覆蓋全部4G頻段的效果。本發(fā)明耦合器的介質(zhì)板采用常見的環(huán)氧玻璃布層壓板(FR4)，成本低，具有很強的實用性。
[0017]本發(fā)明的耦合器的匹配網(wǎng)絡(luò)中加入階梯結(jié)構(gòu)，給調(diào)節(jié)耦合器的性能帶來了較大的靈活性。
[0018]本發(fā)明的耦合器接地板中缺陷地結(jié)構(gòu)的加入，極大拓寬了耦合器的帶寬。
[0019]本發(fā)明的耦合器結(jié)構(gòu)完全對稱，結(jié)構(gòu)簡單，制作工藝簡易；具有寬頻工作特性，且體積適中、成本低廉。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明耦合器的頂層立體圖。
[0021]圖2是本發(fā)明耦合器的底層立體圖。
[0022]圖3是本發(fā)明耦合器的俯視圖。
[0023]圖4是本發(fā)明耦合器的仰視圖。
[0024]圖5是本發(fā)明耦合器底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元與頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元上下對應(yīng)情況示意圖。
[0025]圖6是本發(fā)明耦合器的輸入端回波損耗特性圖。
[0026]圖7是本發(fā)明耦合器的插入損耗示意圖。
[0027]圖8是本發(fā)明耦合器的耦合度示意圖。
[0028]圖9是本發(fā)明耦合器的隔離度示意圖。
[0029]圖10是本發(fā)明耦合器直通端的相位示意圖。
[0030]圖11是本發(fā)明耦合器耦合端的相位示意圖。
具體實施方案
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步的詳細描述:
[0032]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明耦合器結(jié)構(gòu)如下:耦合器制作在介質(zhì)基板I上，由頂層寬帶耦合單元與底層接地單元構(gòu)成；頂層寬帶耦合單元由頂層微帶分支線耦合單元3和頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元5構(gòu)成，底層接地單元由底層金屬地板單元2和底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元4構(gòu)成。
[0033]如圖3所示，四個端口 6可以隨意設(shè)定輸入端、直通端、耦合端和隔離端。如圖5所示，端口 A(輸入端)加入信號，根據(jù)需要在端口 B(直通端)和端口 C(耦合端)按照一定比例分配，端口 D(隔離端)沒有信號到達，加載匹配負載。
[0034]底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元與頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元上下對應(yīng)，如圖5所示。
[0035]本發(fā)明的寬帶耦合器，頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元5由L型微帶線構(gòu)成。底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元4由五個啞鈴型的缺陷地結(jié)構(gòu)串聯(lián)而成。具體結(jié)構(gòu)尺寸如下:L型微帶線兩分支線長度分別為40毫米和35毫米，寬度都為0.5毫米；缺陷地結(jié)構(gòu)單元的寬度為2.5暈米，長度為35暈米。
[0036]介質(zhì)基板I按照相對介質(zhì)常數(shù)為4.4、厚度為0.8毫米設(shè)計。
[0037]利用電磁仿真軟件計算的耦合器輸入端回波損耗，結(jié)果如圖6所示:用于4G移動通信的寬帶耦合器在1.75?2.75GHz內(nèi)的輸入端的回波損耗都能小于_10dB。1.75?2.75GHz頻段覆蓋了國內(nèi)TD-LTE與FDD-LTE頻段。
[0038]耦合器的插入損耗如圖7所示，耦合器的耦合度如圖8所示。根據(jù)附圖7和附圖8可見，耦合器在1.75?2.75GHz頻段內(nèi)直通端與耦合端輸出的功率大致相等。
[0039]耦合器的隔離度如圖9所示，耦合器在1.75?2.75GHz頻段內(nèi)有良好的隔離度。
[0040]耦合器直通端相位如圖10所示，耦合端的相位如圖11所示。耦合器在1.75?2.75頻段內(nèi)直通端與耦合端的相位差約為±90°。
[0041 ] 本發(fā)明的寬帶耦合器性能良好，覆蓋TD-LTE與FDD-LTE頻段及WLAN的2.4GHz處頻段，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制作。
【權(quán)利要求】
1.一種寬帶定向耦合器，其特征在于:包括介質(zhì)基板(I)、底層金屬地板(2)、頂層微帶分支線耦合單元(3)、底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元(4)、頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元(5); 所述底層金屬地板(2)與底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元(4)印刷設(shè)置在介質(zhì)基板(I)的底層； 所述頂層微帶分支線耦合單元(3)與頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元(5)印刷設(shè)置在介質(zhì)基板(I)的頂層，頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元(5)與頂層微帶分支線耦合單元(3)的各輸入端相接，頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元(5)是一個微帶并聯(lián)L型開路枝節(jié)匹配電路； 所述介質(zhì)基板(I)的材質(zhì)是環(huán)氧玻璃布層壓板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶定向耦合器，其特征在于，所述底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元(4)為啞鈴型串聯(lián)缺陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶定向耦合器，其特征在于，所述頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元(5)中加入階梯結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶定向耦合器，其特征在于，所述底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元(4)與頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元(5)位置上下對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶定向耦合器，其特征在于，所述底層缺陷地結(jié)構(gòu)單元(4)與頂層微帶并聯(lián)L型匹配網(wǎng)絡(luò)單元(5)均為四組。
【文檔編號】H01P5/18GK104466336SQ201410579385
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】徐立勤, 仲進 申請人:南京郵電大學