【摘 要】
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四相位正交耦合器作为一种可以将入射信号等幅均分为四路正交信号的新型无源器件,对实现天线的极化具有极为重要的意义。5G商业化布局从非独立组网（NSA）与独立组网（SA）共存到完全独立组网（SA）的发展,对于空间信号抗干扰能力和选择性提出了更高的要求,因此多相位正交耦合器的研究在满足信号隔离性的同时又可减少天线的数量。LTCC技术凭借其独有的多层三维结构、短周期设计和内埋无源器件的特点,越来越广泛地应
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四相位正交耦合器作为一种可以将入射信号等幅均分为四路正交信号的新型无源器件,对实现天线的极化具有极为重要的意义。5G商业化布局从非独立组网（NSA）与独立组网（SA）共存到完全独立组网（SA）的发展,对于空间信号抗干扰能力和选择性提出了更高的要求,因此多相位正交耦合器的研究在满足信号隔离性的同时又可减少天线的数量。LTCC技术凭借其独有的多层三维结构、短周期设计和内埋无源器件的特点,越来越广泛地应用于射频端的生产设计。本文在LTCC技术的支撑下,对已有功分器、移相器、耦合器和巴伦进行改进与创新,根据这几种无源器件的特点,共研究出四种结构类型的四相位正交耦合器,研究成果内容如下:（1）采用功分器与移相器级联的方式,分别设计出集总结构和分布式结构两种类型的四相位正交耦合器。集总结构的设计建立在高低通移相器原理的基础上,创新性地采用跨接电容调节90度高低通移相器的相位平衡,级联电容加载式集总功分器,最终设计尺寸为6.4mm×4.8mm×0.9mm;分布式结构的设计则是建立在开路枝节加载型移相器原理的基础上,选用带状线进行设计,创新性地采用上中下叠层进行布局,最终设计尺寸为16mm×15mm×5.5mm。（2）采用定向耦合器与延迟线相结合的方式,设计出一款改进型分布式四相位正交耦合器。对不同走线方式的耦合器进行分析,分别设计螺旋对称结构的180度耦合器和蛇形走线结构的耦合器,然后三款耦合器上下对称分布以减小尺寸,最终设计尺寸仅为6mm×8mm×2.3mm,并对其进行加工测试,测试结果表明设计方案具有可行性。（3）采用三线改进型Marchand巴伦和多节交叉互联宽带耦合器级联的方式,设计出一款宽带四相位正交耦合器。详细分析了巴伦在不同材料介电常数和布线方式情况下的设计差异,然后在耦合器的对称多节结构和交叉互联结构的分析基础上设计出宽带巴伦和耦合器,最终宽带四相位正交耦合器的相对带宽为66.7%,尺寸为10.8mm×9mm×1mm。
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