如何設(shè)計寬頻帶LTCC微波3dB定向耦合器

　　現(xiàn)代電子對抗系統(tǒng)、測量儀器系統(tǒng)的發(fā)展，使得微波系統(tǒng)覆蓋了越來越寬的頻帶；隨著人們對便攜化，集成化的不斷追求，作為微波系統(tǒng)中廣泛使用的定向耦合器，人們對其帶寬和體積提出了更高的要求。眾所周知，多節(jié)寬邊耦合帶狀線定向耦合器和Lange耦合器可以達(dá)到寬頻帶、高性能。然而單節(jié)寬邊耦合帶狀線耦合器的帶寬一般只有一個倍頻程左右，而Lange耦合器中有些互聯(lián)必須使用金絲鍵合實現(xiàn)跳線或采用其它復(fù)雜工藝實現(xiàn)跨接互聯(lián)。本文設(shè)計均用LTCC （Low Temperature Cofired Ceramic）疊層技術(shù)實現(xiàn)，LTCC作為提高射頻電路集成度的模塊技術(shù)成為了當(dāng)前的研究熱點和重點。本文從基礎(chǔ)理論出發(fā)，實現(xiàn)了三款寬頻帶LTCC微波3dB定向耦合器，其顯著優(yōu)點是性能優(yōu)、體積小、可靠性高、電性能一致性好、成本低且適于大批量生產(chǎn)。所設(shè)計三款寬頻帶LTCC微波3dB定向耦合器的工作頻率分別為：200MHz～600MHz、1.7GHz～2.0GHz、2GHz～6GHz。其中200MHz～600MHz、1.7GHz～2.0GHz采用單節(jié)寬邊耦合帶狀線結(jié)構(gòu)，2GHz-6GHz耦合器是Lange結(jié)構(gòu)結(jié)合LTCC工藝，實現(xiàn)Lange橋中電路的跨接互聯(lián)，最終實現(xiàn)了微型、寬頻帶、高性能定向耦合器。對200MHz-600MHz、1.7GHz～2.0GHz兩款定向耦合器進(jìn)行了加工和測試，結(jié)果如下：200MHz～600MHz定向耦合器，體積17mm×12mm×1.8mm，實測插損0.4dB，駐波1.25，隔離20dB，幅度平衡0.3dB，相位平衡90±3°，平均功率容量80W。1.7GHz～2.0GHz定向耦合器，體積6.35mmx5.08mmx 1.36mm，實測插損0.4dB，駐波1.28，隔離18dB，幅度平衡0.35dB，相位平衡90±3°，平均功率容量35W。2GHz～6GHz Lange定向耦合器，體積7.0mm×2.2.2×1.4mm，軟件仿真是插損0.3dB，駐波1.28，隔離18dB，幅度平衡1dB，相位平衡90±3°。設(shè)計結(jié)果與測試結(jié)果吻合良好。本文工作是國家自然科學(xué)基金項目（基金號：60671038）“基于封裝的數(shù)字波束形成射頻系統(tǒng)基礎(chǔ)研究”的一部分。