基于dgs的超宽带3db定向耦合器的仿真设计

基于基于DGSDGS的超宽带的超宽带3dB3dB定定 向耦合器的仿真设计向耦合器的仿真设计 答辩答辩人人: : 导师：导师： 关键字 基于DGS的超宽带3dB定向耦合器的仿真设计 3dB定向耦合器、DGS、超宽带 论文框架 课题研究背景 耦合器和缺陷地结构综述 DGS超宽带3dB定向耦合器的设 计 建议与结论 1 2 3 4 微带线定向耦合器研究背景 优点：体积小、频带宽、方向性高 缺点：很难实现强耦合 研究趋势：加强接地面的改造 缺陷地结构研究背景 低温共烧陶瓷多层结构（ LTCC ） 多芯片模块（ MCM） 三维微波集成电路 金属接地面 缺陷地结构（DGS ） 传统方 法 3dB定向耦合器综述 小孔耦合 平行耦合 分支耦合 匹配双T 实现方式 主要应用 桥式定阻抗合路器 功率分配器 延迟线合路器 移相器 衰减器 3dB定向耦合器综述 耦合度(C) 隔离度(I) 端口驻波(VSWR) 工作带宽 相位平衡度 性能指标 3dB定向耦合器综述 耦合度： 隔离度： 端口驻波： 工作带宽： 相位平衡度： 性能指标 DGS结构综述 抑制带通滤波器的寄生通带 减小耦合器滤波器的尺寸 实现高阻抗线 特性应用 单极点低通特性 慢波效应 高等效阻抗特性 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 设计 思 路 基本单节定向耦合器设计 加金属化过孔3dB定向耦合器 加入DGS结构3dB定向耦合器 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 S、L、W、H的参数扫描 介质质板：h=0.508mm ,Er=2.33的Roger RT/duroid 5870 耦合微带线带线 ：L=8.4、W=1.2mm、S=0.15mm 四个端口：微带线宽 度为1.115mm DGS超宽带3dB定向耦合器设计 基本单节3dB定向耦合器设计 介质质板：h=0.508mm ,Er=2.33的Roger RT/duroid 5870 耦合微带线带线 ：L=8.4、W=1.2mm、S=0.15mm 四个端口：微带线宽 度为1.115mm DGS超宽带3dB定向耦合器设计 基本单节定向耦合器设计 介质质板：h=0.508mm ,Er=2.33的Roger RT/duroid 5870 耦合微带线带线 ：L=8.4、W=1.2mm、S=0.15mm 四个端口：微带线宽 度为1.115mm DGS超宽带3dB定向耦合器设计 基本单节3dB定向耦合器设计 1.耦合度不够3dB 2.通带窄 当务之急 达到3dB的 强耦合 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入金属化过孔的3dB定向耦合器 孔的半径0.2mm 金属化过孔接地面耦合 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入金属化过孔的3dB定向耦合器 1.耦合度能达到4dB 2.隔离度有所恶化 3.端口驻波恶化严重 主要工作 1.增强耦合度 2.改善端口驻波 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 金属化过孔对定向耦合器性能影响的讨论 两个金属化过孔 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 金属化过孔对定向耦合器性能影响的讨论 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 对金属化过孔半径的参数扫描 金属化过孔半径在所扫描的范围内对定向耦 合器的影响不大。接地面的耦合形状和金属 化过孔的数量对耦合器的性能影响最大。 结论 耦合度 隔离度 DGS结构 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构对3dB定向耦合器性能影响的讨 论 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构对3dB定向耦合器性能影响的讨 论 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构对3dB定向耦合器性能影响的讨 论 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构对3dB定向耦合器性能影响的讨 论 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构对3dB定向耦合器性能影响的讨论 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构的3dB定向耦合器 介质板的厚度为0.508mm ，介质板采用相对介电常数 为 的2.33的Roger RT/duroid 5870 。耦合微带线的 尺寸为 L=8.4、W=1.2mm、S=0.15mm。四个端口微 带线宽 度为1.115mm。DGS结构大小4.8x2.95mm DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构的3dB定向耦合器 耦合度: 6-16GHz内达到了 3dB，波动0.7dB 隔离度: 13dB20dB DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构的3dB定向耦合器 端口驻驻波: 15GHz时时 32.25（13端口） 21.65（24端口） DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加载电容枝节的应用 耦合度: 波动减小 隔离度: 20dB22dB 加载电容枝节 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构的3dB定向耦合器 端口驻驻波： 1、3端口 2.752.5 2、4端口 2.21.6. DGS超宽带3dB定向耦合器设计 1.5-3.8GHz3dB定向耦合器的设计 采用了哑铃形DGS结构 DGS超宽带3dB定向耦合器设计 加入DGS结构的3dB定向耦合器 耦合度： 1.5-3.8GHz波动小 于 0.4 隔离度： 达到14.5dB 端口驻驻波： 始终小于 1.5， 结论与建议 金属化过孔 设 计 方 法缺陷地结构 粗调 微调 3dB定向耦合器 本论文提出用金属化过孔接 地面耦合与 结构相结合的方 法来设计耦合器，先用金属 化过孔将耦合度提升到一定 的指标，再用 DGS结构微调 耦合度，并且优化其他的指 标。 结论与建议 1.单节四分之一