1.1.1 集总耦合器

集总耦合器多在集总 π 型或 T 型网络的基础上构建，这种分布网络可等效为一个 具有一定特性阻抗和电长度的传输线部分，且此等效仅在单一频率上成立。集总耦合 器适用于中低频段，当目标频率较低时，为了满足器件小型化的根本宗旨，减小耦合 器的尺寸，只能选用集总元件耦合器。文献[5]针对集总耦合器的设计提出了 2 种较为 常用的匹配方法：一种采用导纳反转器和并联谐振电路，电感值较低，但需要较多的 器件，带宽较窄；另一种采用串联谐振电路，所需器件数较少，带宽较宽。

1.1.2 半集总耦合器

半集总耦合器与集总耦合器的基本原理相似，以长度远小于传统分支线耦合器的 短传输线部分为基础，两端接并联电容，所占面积相比传统的分支线耦合器大幅减少， 并且可以使用标准的印制电路板进行加工而不需要装置集总元件、键合线或者过孔， 适用于小型无线通信系统中耦合器的设计。文献[6]中 SS Liao, JT Peng 等人利用对称或 非对称的 T 型传输线结构等效传统 λ / 4 传输线，设计出了半集总耦合器。

1.1.3 微带耦合器

顾名思义，微带耦合器是以带状线或微带线完成其耦合功能的，形式多种多样， 主要有耦合线定向耦合器、微带分支线定向耦合器、Lange 耦合器等。

（1）耦合线定向耦合器，这种耦合器通过调整两条邻近放置的金属导带的相对位置、 形状等要素达成一定的功率分配比例,从而满足各种设备的使用要求，结构简单但频带 不宽，为了增加带宽，常采用多个单节平行耦合线耦合器级联的方法[7]。文献综述

（2）微带分支线定向耦合器，这种耦合器由主线、副线及若干耦合分支线构成，其 直通和耦合端口的输出相位相差 90 度，整体结构具有高度对称性。由于设计单节分 支线耦合器时的数据是建立在耦合器工作于中心频率点的基础上，当频率偏离中心频 率时，微带的阻抗和相位等参数都将发生变化，进而导致耦合器的隔离度、耦合度变 差，因此微带分支线耦合器的带宽十分有限，同时因为分支线的长度为四分之一波长， 该耦合器的面积也较大。对分支线耦合器来说，增加带宽常用的方法就是将多节分支 线级联，但这样会使得器件的尺寸进一步增大。

（3）Lange 耦合器[8]，普通平面宽带耦合线的耦合较松，很难达到 3dB 的强耦合， 为了实现强耦合的要求，常将几根耦合线平行交叉放置，使得每根线只跟临近线耦合， 提高了边缘杂散场对耦合的贡献，这就是 20 世纪 60 年代 Lange.J 提出的 Lange 平面 叉指电桥结构，该设计有效补偿了奇偶模相速不等，拓展了频带。但是，这种结构有

着细长的交指耦合线、窄小的耦合间距以及纤细的跨接焊线，一般的印刷工艺很难满 足如此高的精度要求，随着近年来低温共烧陶瓷（LTCC）工艺的不断研发，这个问 题被轻松解决，Lange 耦合器终于实现了批量生产。

综上所述，以往因为生产工艺和基板材质的原因，耦合器大多使用单层结构，占 用面积大，器件尺寸偏大，虽然可以使用折线等结构来减小其占用的面积，但是限于 单层结构的线间距、承受功率等问题，想把器件长度降到十分之一波长以下几乎不可 能[9]。参考半导体芯片的设计理念，研究人员萌生了采用低温共烧陶瓷（LTCC）工艺 来实现器件的三维结构进而改进耦合器各项性能的想法。