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专利号: 2024112174065
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多功能集成可调微带耦合器,构建在印刷电路板上,其特征在于,包括:由上至下设置的微带单元(1)、介质基片(2)和金属层(3),所述金属层位于所述印刷电路板上,金属过孔贯穿所述微带单元和所述介质基片,所述微带单元通过多个金属过孔接金属层,所述微带单元为对称结构,所述微带单元集成定向耦合器和环形耦合器;

所述微带单元包括:依次相连的第一端口(100)、第一馈线(11)、第一隔离电容(204)、第一可调谐振器、第二隔离电容(206)、第二馈线(12)和第二端口(200),其中,所述第一可调谐振器包括:第一矩形微带线(161)、第一变容二极管(112)、第二矩形微带线(16)、第三隔离电容(203)、第四隔离电容(205)和第一U型微带线(162),所述第一隔离电容(204)、所述第一矩形微带线(161)、所述第一变容二极管(112)、所述第二矩形微带线(16)和所述第二隔离电容(206)依次相连,所述第一变容二极管(112)的阴极与所述第一矩形微带线(161)相连,所述第一变容二极管(112)的阳极与所述第二矩形微带线(16)相连;所述第一U型微带线(162)的一端依次通过所述第三隔离电容(203)和所述第一矩形微带线(161)连接所述第一变容二极管(112)的阴极,所述第一U型微带线(162)的另一端依次通过所述第四隔离电容(205)和所述第二矩形微带线(16)连接所述第一变容二极管(112)的阳极,第一偏置电阻(302)的一端连接第一偏置线(32),另一端通过所述第一矩形微带线(161)连接所述第一变容二极管(112)的阴极;

所述微带单元还包括:依次相连的第三端口(300)、第三馈线(13)、第五隔离电容(218)、第二可调谐振器、第六隔离电容(213)、第四馈线(14)和第四端口(400);其中,所述第二可调谐振器包括:第三矩形微带线(241)、第二变容二极管(116)、第四矩形微带线(20)、第七隔离电容(214)、第八隔离电容(217)和第二U型微带线(242),所述第五隔离电容(218)、所述第三矩形微带线(241)、所述第二变容二极管(116)和所述第四矩形微带线(20)依次相连,所述第二变容二极管(116)的阴极与所述第三矩形微带线(241)相连,第二变容二极管(116)的阳极与所述第四矩形微带线(20)相连,所述第二U型微带线(242)的一端依次通过所述第八隔离电容(217)和所述第三矩形微带线(241)连接所述第二变容二极管(116)的阴极,所述第二U型微带线(242)的另一端依次通过所述第七隔离电容(214)和所述第四矩形微带线(20)连接所述第二变容二极管(116)的阳极;

所述第一馈线沿垂直轴与所述第二馈线对称,所述第三馈线沿垂直轴与所述第四馈线对称,第一、第二馈线沿水平轴与第三、第四馈线对称,所述第一可调谐振器沿水平轴与所述第二可调谐振器对称;

所述微带单元还包括第三可调谐振器(15)、第四可调谐振器(17)、第五可调谐振器(19)和第六可调谐振器(21),所述第三可调谐振器(15)、所述第四可调谐振器(17)、所述第五可调谐振器(19)和所述第六可调谐振器(21)均为凹形结构,且所述第三可调谐振器(15)沿水平轴与所述第五可调谐振器(19)对称,所述第四可调谐振器(17)沿垂直轴与所述第六可调谐振器(21)对称;

所述第三可调谐振器(15)与所述第一矩形微带线(161)和所述第二矩形微带线(16)垂直连接;所述第五可调谐振器(19)与所述第三矩形微带线(241)和所述第四矩形微带线(20)垂直连接;

所述第四可调谐振器(17)与所述第一变容二极管(112)的阴极相连,并且与所述第二变容二极管(116)的阳极相连;所述第六可调谐振器(21)与所述第一变容二极管(112)的阳极相连,并且与所述第二变容二极管(116)的阴极相连;

所述第三可调谐振器(15)的一侧的两个连接端分别通过第九隔离电容(201)和第十隔离电容(202)连接第一金属过孔(41),再连接第三变容二极管(111)的阳极,所述第三可调谐振器(15)的另一侧中点连接所述第三变容二极管(111)的阴极,所述第三变容二极管(111)的阴极通过第一连接线(47)连接所述第一U型微带线(162),所述第三可调谐振器(15)通过第二偏置电阻(301)连接第二偏置线(31);

所述第四可调谐振器(17)一侧的两个连接端分别通过第十一隔离电容(208)和第十二隔离电容(209)连接第二金属过孔(42),再连接第四变容二极管(113)的阳极,第四变容二极管(113)的阴极通过第二连接线(48)连接第三U型微带线(182),所述第三U型微带线(182)的两个连接端分别连接第十三隔离电容(210)和第十四隔离电容(211),再分别连接第五矩形微带线(181)和第六矩形微带线(18),第十五隔离电容(212)、第六矩形微带线(18)、第五变容二极管(114)、第五矩形微带线(181)和第十六隔离电容(207)依次相连,并且第五变容二极管(114)的阳极与第六矩形微带线(18)连接,第五变容二极管(114)的阴极与第五矩形微带线(181)连接,所述第十六隔离电容(207)通过所述第一矩形微带线(161)连接所述第一变容二极管(112)的阴极,所述第十五隔离电容(212)通过所述第四矩形微带线(20)连接所述第二变容二极管(116)的阳极;

第三偏置电阻(304)的一端连接第三偏置线(33),另一端连接所述第四可调谐振器(17),第四偏置电阻(305)的一端通过所述第五矩形微带线(181)连接所述第五变容二极管(114)的阴极,另一端连接第四偏置线(34);第五偏置电阻(306)的一端通过所述第六矩形微带线(18)连接所述第五变容二极管(114)的阳极,另一端连接第三金属过孔(44),第十二偏置电阻(309)的一端连接所述第三金属过孔(44),另一端通过所述第四矩形微带线(20)连接第二变容二极管(116)的阳极;

所述第五可调谐振器(19)一侧的两个连接端分别通过第十七隔离电容(215)和第十八隔离电容(216)连接第四金属过孔(45),再连接第六变容二极管(115)的阳极,第六变容二极管(115)的阴极通过第三连接线(49)连接第四U型微带线(232);所述第五可调谐振器(19)通过第六偏置电阻(307)连接第五偏置线(35);第七偏置电阻(308)的一端连接第六偏置线(36),另一端通过第三矩形微带线(241)连接第二变容二极管(116)的阴极;

所述第六可调谐振器(21)一侧的两个连接端分别通过第十九隔离电容(221)和第二十隔离电容(222)连接第五金属过孔(46),再连接第七变容二极管(117)的阳极,第七变容二极管(117)的阴极通过第四连接线(50)连接第四U型微带线(232),所述第四U型微带线(232)的两个连接端分别连接第二十一隔离电容(220)和第二十二隔离电容(223),再分别连接第七矩形微带线(22)和第八矩形微带线(231),第二十三隔离电容(219)、第七矩形微带线(22)、第八变容二极管(118)、第八矩形微带线(231)和第二十四隔离电容(224)依次相连,并且第八变容二极管(118)的阳极与第八矩形微带线(231)连接,第八变容二极管(118)的阴极与第七矩形微带线(22)连接,所述第二十四隔离电容(224)通过所述第二矩形微带线(16)连接所述第一变容二极管(112)的阳极,所述第二十三隔离电容(219)通过所述第三矩形微带线(241)连接所述第二变容二极管(116)的阴极;

第八偏置电阻(312)一端连接线第七偏置线(38),另一端连接所述第六可调谐振器(21);第九偏置电阻(311)的一端通过第八矩形微带线(231)连接第八变容二极管(118)的阳极,另一端连接第六金属过孔(43);第十偏置电阻(303)的一端连接第六金属过孔(43),另一端通过第二矩形微带线(16)连接所述第一变容二极管(112)的阳极;第十一偏置电阻(310)的一端连接第九偏置线(37),另一端通过第七矩形微带线(22)连接第八变容二极管(118)的阴极;

用于定向耦合器的测试调节:

设置沿水平轴对称分布的每一对变容二极管上的电压相等,即第二偏置线(31)和第五偏置线(35)输入电压均为V1,以使第三变容二极管(111)和第六变容二极管(115)提供相同的电容值C1,第一偏置线(32)和第六偏置线(36)输入电压均为V2,以使第一变容二极管(112)和第二变容二极管(116)提供相同的电容值C2;

第三偏置线(33)和第七偏置线(38)输入电压均为V3,以使第四变容二极管(113)和第七变容二极管(117)提供相同的电容值C3,第四偏置线(34)和第九偏置线(37)输入电压均为V4,以使第五变容二极管(114)和第八变容二极管(118)提供相同的电容值C4;

根据电磁仿真结果获得所需中心频率处各输入电压的大致值;接着,调节各输入电压值,直到在所需中心频率处获得最佳的插入损耗、端口匹配和相位差等性能;

将第二偏置线(31)、第五偏置线(35)的输入电压与第三偏置线(33)、第七偏置线(38)的输入电压值交换,将第一偏置线(32)、第六偏置线(36)的输入电压与第四偏置线(34)、第九偏置线(37)的输入电压值交换,实现定向耦合器每个调节状态下耦合路径的切换;

用于环形耦合器的测试调节:

第二偏置线(31)、第三偏置线(33)和第五偏置线(35)输入电压均为V1,以使第三变容二极管(111)、第四变容二极管(113)和第六变容二极管(115)提供相同的电容值C1,第一偏置线(32)、第四偏置线(34)和第六偏置线(36)输入电压均为V2,以使第一变容二极管(112)、第五变容二极管(114)和第二变容二极管(116)提供相同的电容值C2;

第七偏置线(38)输入电压为V3,以使第七变容二极管(117)提供电容值C3,第九偏置线(37)输入电压为V4,以使第八变容二极管(118)提供电容值C4;

根据电磁仿真结果获得所需中心频率处各输入电压的大致值;

调节各输入电压值,直到在所需中心频率处获得最佳的插入损耗、端口匹配和相位差。