本申請(qǐng)涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于基片集成波導(dǎo)的耦合器。

背景技術(shù)：

在微波系統(tǒng)中，往往需將一路微波功率按比例分成幾路，即將微波進(jìn)行功率分配。耦合器是最常用的功率分配器件，在通信系統(tǒng)中有重要作用。而超低耦合度的耦合器往往用于校正、檢測(cè)電路，是重要的基礎(chǔ)器件。

基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide，SIW)是介于微帶與介質(zhì)填充波導(dǎo)之間的一種傳輸線。SIW兼顧傳統(tǒng)波導(dǎo)和微帶傳輸線的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高性能微波毫米波平面電路。SIW的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，將與(微波的)傳輸方向相垂直的兩條邊中較長(zhǎng)的邊定義為寬邊，較短的邊定義為窄邊。在介質(zhì)基片的上下表面(由寬邊和沿傳輸方向的邊確定的表面)覆蓋有金屬層，并且，設(shè)置有貫穿上表面金屬層、介質(zhì)基片和下表面金屬層的周期性金屬化通孔。周期性金屬化通孔的作用為屏蔽電磁場(chǎng)的外泄，以形成微波的傳輸路徑。

基于SIW的耦合器是目前常用的耦合器。但是，現(xiàn)有的基于SIW的耦合器不能實(shí)現(xiàn)傳輸方向上的弱耦合(弱耦合的標(biāo)準(zhǔn)為饋出的功率與輸入的功率之比不大于1:10)，即如圖1所示，在傳輸方向上的輸出端口，只能接收到大功率的微波(輸出的微波的功率跟輸入端口饋入的微波的功率之比大于1:10)，而不能接收到小功率的微波(輸出的微波的功率跟輸入端口饋入的微波的功率之比不大于1:10)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于基片集成波導(dǎo)的耦合器，目的在于解決現(xiàn)有的基于SIW的耦合器不能實(shí)現(xiàn)傳輸方向上的弱耦合的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘韵录夹g(shù)方案：

本申請(qǐng)的第一方面提供了一種基于基片集成波導(dǎo)的耦合器，包括：設(shè)置有第一類金屬化通孔和至少兩個(gè)第二類金屬化通孔的基片集成波導(dǎo)。所述第一類金屬化通孔為連續(xù)等間隔的金屬化通孔。所述第一類金屬化通孔用于構(gòu)成微波從所述耦合器的輸入端口傳輸?shù)剿鲴詈掀鞯妮敵龆丝谥g的傳輸路徑。所述第二類金屬化通孔設(shè)置在所述傳輸路徑內(nèi)。所述第二類金屬化通孔在所述微波的傳輸方向上位于所述耦合器的分流槽之后，并且所述第二類金屬化通孔與所述分流槽的距離小于或等于所述微波的波長(zhǎng)，其中，所述分流槽用于將所述微波從一條傳輸路徑分流到多條傳輸路徑。相鄰的所述第二類金屬化通孔的最短間距大于相鄰的所述第一類金屬化通孔的最短間距，所述最短間距為中心點(diǎn)之間的距離與直徑之差。第二類金屬化通孔能夠使得饋入輸入端口的微波的大部分能量從傳輸方向上的輸出端口饋出，從而實(shí)現(xiàn)耦合器在傳輸方向上的弱耦合。

本申請(qǐng)的第二方面提供了一種天線，包括上述的基于基片集成波導(dǎo)的耦合器。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，耦合器還包括：沿所述微波的傳輸方向、設(shè)置在所述耦合器的分流槽之前的第三類金屬化通孔。在分流槽之前設(shè)置第三類金屬化通孔的作用為，阻止微波返回輸入端口。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第三類金屬化通孔的數(shù)量為1。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二類金屬化通孔越密集，從所述耦合器的沿所述微波的傳輸方向的端口饋出的能量越小。因此可以通過調(diào)節(jié)第二類金屬化通孔的密度，調(diào)節(jié)微波的傳輸方向的端口饋出的能量的大小。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述分流槽包括：通過開槽的方式設(shè)置在所述基片集成波導(dǎo)的金屬層的所述耦合器的輸出端口。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述分流槽包括：由所述第一類金屬化通孔與第四類金屬化通孔構(gòu)成的間隙，所述第一類金屬化通孔與第四類金屬化通孔的最短間距大于相鄰的所述第一類金屬化通孔的最短間距。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為SIW的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的基于SIW的耦合器的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；

圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的一種基于SIW的耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的又一種基于SIW的耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的又一種基于SIW的耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的又一種基于SIW的耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖2為微波通信系統(tǒng)的架構(gòu)，包括室外宏站、室外小基站和室內(nèi)分布系統(tǒng)。室外宏站和室外小基站具有天線。

本申請(qǐng)實(shí)施例提出的基于SIW的耦合器可以設(shè)置在室外宏站和室外小基站的天線中。

圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提出的一種基于SIW的耦合器的沿傳輸方向的切面圖，其中包括：SIW以及設(shè)置在SIW上的第一類金屬化通孔和第二類金屬化通孔。為了便于表述，以下將第二類金屬化通孔稱為短路釘。

其中，耦合器的輸入端口設(shè)置在SIW的一端且與傳輸方向相垂直的平面上，耦合器的第一輸出端口通過開槽的方式設(shè)置在SIW的金屬層表面，耦合器的第二輸出端口設(shè)置在SIW的另一端且與傳輸方向相垂直的平面上。

第一類金屬化通孔為SIW上設(shè)置的周期性的金屬化通孔，與圖1所示相同，這些周期性的金屬化通孔的作用為屏蔽電磁場(chǎng)的外泄，以形成微波的從輸入端口到輸出端口的傳輸路徑。

因此，在圖3所示的耦合器中，微波從輸入端口饋入耦合器后，沿著第一類金屬化通孔構(gòu)成的傳輸路徑傳輸，一部分從第一輸出端口饋出，另一部分從第二輸出端口饋出?？梢姡谝惠敵龆丝趯⑽⒉ǚ诸悶閮芍?，即使得微波的傳輸路徑從一條分流為兩條。因此，第一輸出端口為耦合器的分流槽。

短路釘為貫穿SIW(包括兩層金屬層以及介質(zhì)基片)的金屬化通孔，其作用為使得微波的大部分能量從第一輸出端口饋出，小部分能量從第二輸出端口饋出，以實(shí)現(xiàn)傳輸方向上的弱耦合。

圖4為圖3所示的基于SIW的耦合器的俯視圖，與第一類金屬化通孔相比，短路釘特有的設(shè)置規(guī)則為：

1、短路釘位于第一類金屬化通孔構(gòu)成的傳輸路徑之內(nèi)，如圖4所示，分布在SIW兩側(cè)的第一類金屬化通孔相對(duì)的區(qū)域?yàn)槲⒉ǖ膫鬏斅窂剑搪丰斠挥谶@個(gè)區(qū)域之內(nèi)，而不能位于一側(cè)的第一類金屬化通孔與該側(cè)SIW的邊緣構(gòu)成的區(qū)域中。

2、在傳輸方向上，短路釘設(shè)置在第一輸出端口之后，且與第一輸出端口的距離小于或等于1個(gè)波長(zhǎng)，該波長(zhǎng)為耦合器中傳輸?shù)奈⒉ǖ牟ㄩL(zhǎng)。

3、短路釘?shù)臄?shù)量至少為兩個(gè)，且相鄰的兩個(gè)短路釘之間的最短間距(最短間距為中心點(diǎn)之間的距離減去直徑)大于沿傳輸方向的相鄰的兩個(gè)第一類金屬化通孔的最短間距。即假設(shè)相鄰的兩個(gè)短路釘?shù)闹行狞c(diǎn)之間的間距為A，短路釘?shù)闹睆綖镈，則A-D＞p-d(如圖1中所示，d為第一類金屬化通孔的直徑，p為沿傳輸方法的相鄰的兩個(gè)第一類金屬化通孔的中心點(diǎn)的距離)。

基于上述規(guī)則設(shè)置的短路釘，能夠使得饋入輸入端口的微波的大部分能量從第一輸出端口饋出，小部分能量從第二輸出端口饋出，從而實(shí)現(xiàn)了耦合器在傳輸方向上的弱耦合。

按照上述規(guī)則設(shè)置的短路釘越密集，即短路釘之間的最短間距越小，則從第二輸出端口饋出的微波的功率越小，反之，按照上述原則設(shè)置的短路釘越稀疏，即短路釘之間的最短間距越大，從第二輸出端口饋出的微波的功率越大。

需要說明的是，圖3以及圖4中所示的基于SIW的耦合器，通過K頭(圖中為畫出)為輸入端口饋電，通過調(diào)節(jié)第一輸出端口的開縫大小調(diào)節(jié)端口和的S參數(shù)，具體方式可以參見現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。

圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的又一種基于SIW的耦合器的俯視圖，與圖4相比區(qū)別在于：沿傳輸方向，在第一輸出端口之前設(shè)置了短路釘，為了與圖3以及圖4所示的短路釘區(qū)分，將圖3以及圖4所示的短路釘稱為第一類短路釘(即第二類金屬化通孔)，將圖5所示的在第一輸出端口之前設(shè)置的短路釘稱為第二類短路釘(即第三類金屬化通孔)。

第二類短路釘?shù)淖饔脼?，阻止微波返回輸入端口，其設(shè)置遵循上述規(guī)則1，數(shù)量可以為1個(gè)或多個(gè)。

圖3至圖5均以一輸入兩輸出的SIW為例進(jìn)行說明，除了一輸入兩輸出的SIW，本申請(qǐng)所述的通過短路釘實(shí)現(xiàn)傳輸方向上的弱耦合的技術(shù)還可以應(yīng)用在其它輸出類型的SIW上，構(gòu)成與圖3～圖5不同的耦合器。

圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的又一種基于SIW的耦合器的俯視圖，其中，SIW的一端與傳輸方向相垂直的平面上設(shè)置有輸入端口和第一輸出端口，SIW的另一端與傳輸方向相垂直的平面上設(shè)置有第二輸出端口和第三輸出端口。

與圖3至圖5不同的是，圖6中的SIW上的第一類金屬化通孔構(gòu)成三條傳輸路徑(虛線所示)，第一條傳輸路徑的起點(diǎn)為輸入端口，終點(diǎn)為第二輸出端口。第二條傳輸路徑的起點(diǎn)為輸入端口，終點(diǎn)為第一輸出端口。第三條傳輸路徑的起點(diǎn)為輸入端口，終點(diǎn)為第三輸出端口。其中，金屬化通孔#1(可以稱為第四類金屬化通孔)與其相鄰的第一類金屬化通孔的最短間距大于相鄰的第一類金屬化通孔的最短間距，因此，金屬化通孔#1與其相鄰的第一類金屬化通孔構(gòu)成分流槽，其作用為使得從輸入端口饋入的微波從第一條傳輸路徑饋出，以形成第二及第三條傳輸路徑。

在第一條傳輸路徑內(nèi)，設(shè)置有第一類短路釘和第二類短路釘，第一類短路釘設(shè)置在沿傳輸方向，金屬化通孔#1之后，且與金屬化通孔#1的距離小于或等于1個(gè)波長(zhǎng)，該波長(zhǎng)為耦合器中傳輸?shù)奈⒉ǖ牟ㄩL(zhǎng)。第二類短路釘?shù)脑O(shè)置與圖5所示相同，這里不再贅述。

由于第一類短路釘?shù)脑O(shè)置，圖6中所示的基于SIW的耦合器，能夠得到傳輸方向上的弱耦合信號(hào)。

圖3至圖6所示的基于SIW的耦合器可以設(shè)置在圖2所示的天線上，實(shí)現(xiàn)傳輸方向上的弱耦合。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見即可。