專利名稱：帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著微波集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了大量平面電路封裝結(jié)構(gòu)。因此，在平面電路和天線設(shè)計(jì)中經(jīng)常需要實(shí)現(xiàn)不同種類傳輸線之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)換，這些過(guò)渡轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可分成三大類非平衡式傳輸線之間的轉(zhuǎn)換(如微帶線和共面波導(dǎo)之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)換)、平衡式傳輸線之間的轉(zhuǎn)換(如共面雙線和槽線之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)換)、平衡式傳輸線與非平衡式傳輸線之間的轉(zhuǎn)換(如槽線和微帶線之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)換)。在工作頻率較高的情況下，采用平衡式傳輸線能有效抑制饋線的亂真輻射，而常規(guī)測(cè)量?jī)x器的接口卻往往采用非平衡式傳輸線(如 同軸接頭、共面波導(dǎo)探針等)，為了實(shí)現(xiàn)兩者之間的光滑過(guò)渡，必須研制具有寬頻帶特性的平衡式-非平衡式傳輸線轉(zhuǎn)換接頭。另一方面，在平面可集成天線單元和陣列設(shè)計(jì)中，為了抑制饋線的亂真輻射引入的干擾和損耗，饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用平衡式傳輸線，而輸出終端則需要采用非平衡式傳輸線、以便能直接連接到測(cè)量?jī)x器。故研制寬頻帶特性的平衡式-非平衡式傳輸線轉(zhuǎn)換接頭對(duì)保證天饋系統(tǒng)的性能、提高其測(cè)量精度也有重要的作用。帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)和雙面平行雙線作為兩種常用的非平衡式和平衡式平面微波傳輸線，在微波集成電路設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用，所以亟需解決兩者之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)到雙面平行雙線之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)換問(wèn)題，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有寬帶特性且便于制作實(shí)現(xiàn)的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，實(shí)現(xiàn)兩者之間電氣特性的光滑過(guò)渡。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案
帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，在介質(zhì)襯底上設(shè)置用于連接共面波導(dǎo)段、雙面平行雙線段的過(guò)渡變換段；所述過(guò)渡變換段包括頂層漸變過(guò)渡段、頂層直線過(guò)渡段、底層后過(guò)渡段和底層前過(guò)渡段，前述各過(guò)渡段均為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；
其中，所述共面波導(dǎo)段、過(guò)渡變換段分別設(shè)置有屏蔽背板，所述屏蔽背板包括頂層屏蔽導(dǎo)體和底層屏蔽導(dǎo)體，頂層屏蔽導(dǎo)體和底層屏蔽導(dǎo)體通過(guò)金屬化過(guò)孔列連接在一起；
頂層漸變過(guò)渡段的一端與共面波導(dǎo)段的頂層饋線輸入端連接，頂層漸變過(guò)渡段的另一端與頂層直線過(guò)渡段的一端連接，頂層直線過(guò)渡段的另一端與雙面平行雙線段的頂層饋線輸出端連接；頂層屏蔽導(dǎo)體的邊緣線與頂層直線過(guò)渡段的垂直線形成頂層過(guò)渡段傾角；
所述底層前過(guò)渡段的一端與雙面平行雙線段的底層饋線輸出端連接，底層前過(guò)渡段的另一端與底層后過(guò)渡段連接；其中，底層前過(guò)渡段、底層后過(guò)渡段均為漸變饋線；所述底層前過(guò)渡段的漸變饋線與雙面平行雙線段的底層饋線的垂直線形成底層前過(guò)渡段傾角；
所述底層后過(guò)渡段的漸變饋線與雙面平行雙線段的底層饋線的垂直線形成底層后過(guò)渡段傾角。優(yōu)選的，本發(fā)明的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，頂層漸變過(guò)渡段的長(zhǎng)度在5-13毫米范圍內(nèi)，頂層直線過(guò)渡段的長(zhǎng)度1. 8-3. 8毫米范圍內(nèi)，底層后過(guò)渡段的長(zhǎng)度在2-4毫米范圍內(nèi)，底層前過(guò)渡段的長(zhǎng)度在1. 5-2. 5毫米范圍內(nèi)。優(yōu)選的，本發(fā)明的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，頂層過(guò)渡段傾角的角度在18-34度范圍內(nèi)，底層前過(guò)渡段傾角的角度在41-61度范圍內(nèi)、底層后過(guò)渡段傾角的角度在25-45度范圍內(nèi)。優(yōu)選的，本發(fā)明的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，金屬化過(guò)孔列的過(guò)孔個(gè)數(shù)在3 — 15個(gè)。優(yōu)選的，本發(fā)明的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，金屬化過(guò)孔列的過(guò)孔的直徑在0. 2-2mm范圍內(nèi)。優(yōu)選的，本發(fā)明的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，介質(zhì)襯底的介電常數(shù)范圍為2-20。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
工作帶寬較寬且插入損耗低，只采用直線輪廓結(jié)構(gòu)而不含復(fù)雜的曲線輪廓結(jié)構(gòu)，無(wú)需采用復(fù)雜的CAD手段生成光滑曲線花樣，因此結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，制作容易，特別適用于微波集成電路。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換接頭具有較小的體積、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和極低的剖面尺寸，能夠有效地實(shí)現(xiàn)雙面平行雙線電路與帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)電路之間的互聯(lián)。


圖1是轉(zhuǎn)換接頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是轉(zhuǎn)換接頭的頂層結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是轉(zhuǎn)換接頭的底層結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的一對(duì)轉(zhuǎn)換接頭之間的回波損耗和傳輸系數(shù)頻率特性曲線。圖中標(biāo)號(hào)1是介質(zhì)襯底，1’是頂層屏蔽導(dǎo)體，2是帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)段，2’ 是底層屏蔽導(dǎo)體，3是過(guò)渡變換段，4是雙面平行雙線段，5是頂層漸變過(guò)渡段，6是頂層直線過(guò)渡段，7是頂層過(guò)渡段傾角，8是底層前過(guò)渡段傾角，9是底層后過(guò)渡段傾角，10是底層后過(guò)渡段，11是底層前過(guò)渡段，12是金屬化過(guò)孔列。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明
如圖1所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)換接頭制作在介質(zhì)襯底1的頂層和底層上，由帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)段2、過(guò)渡變換段3和雙面平行雙線段4組成，面平行雙線4段作為平衡式平面微波傳輸線，連接饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端，共面波導(dǎo)段2作為常用的非平衡式平面微波傳輸線，用于連接測(cè)量?jī)x器的輸入端，而過(guò)渡變換段3用于連接共面波導(dǎo)段2與雙面平行雙線段4。
如圖2結(jié)合圖3所示，共面波導(dǎo)段2和過(guò)渡變換段3包括頂層屏蔽導(dǎo)體1’和底層屏蔽導(dǎo)體2’，頂層屏蔽導(dǎo)體1’和底層屏蔽導(dǎo)體2’通過(guò)金屬化過(guò)孔列12連接起來(lái)，用于抑制平板傳播模式；其中的過(guò)渡變換段3包括了頂層漸變過(guò)渡段5、頂層直線過(guò)渡段6、底層后過(guò)渡段10和底層前過(guò)渡段11。所述的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭， 所有過(guò)渡段均為直線或直線漸變結(jié)構(gòu)。頂層屏蔽導(dǎo)體的邊緣線與頂層直線過(guò)渡段的垂直線形成頂層過(guò)渡段傾角7。所述底層前過(guò)渡段11的一端與雙面平行雙線段的底層饋線輸出端連接，底層前過(guò)渡段11的另一端與底層后過(guò)渡段10連接；其中，底層前過(guò)渡段、底層后過(guò)渡段均為漸變饋線；
底層前過(guò)渡段11的漸變饋線與雙面平行雙線段的底層饋線的垂直線形成底層前過(guò)渡段傾角8 ；底層后過(guò)渡段10的漸變饋線與雙面平行雙線段的底層饋線的垂直線形成底層后過(guò)渡段傾角9。對(duì)照附圖4，附圖4給出了介質(zhì)襯底1按照相對(duì)介電常數(shù)為3. 38、厚度為0. 508毫米，頂層漸變過(guò)渡段5的長(zhǎng)度按照9毫米，頂層直線過(guò)渡段6的長(zhǎng)度按照2. 8毫米，頂層過(guò)渡段傾角7的角度按照沈度，底層后過(guò)渡段傾角8的角度按照51度，底層前過(guò)渡段傾角9的角度按照35度，底層前過(guò)渡段10的長(zhǎng)度按照3毫米，底層后過(guò)渡段11的長(zhǎng)度按照2毫米， 金屬化過(guò)孔列12按照個(gè)數(shù)14個(gè)、每個(gè)過(guò)孔直徑為0. 5毫米實(shí)施時(shí)，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得的一對(duì)轉(zhuǎn)換接頭之間的回波損耗和傳輸系數(shù)頻率特性曲線。圖中虛線表示回波損耗頻率特性曲線，實(shí)線表示傳輸損耗頻率特性曲線。在50MHz-20GHz頻段上，轉(zhuǎn)換接頭的回波損耗低于-10dB，傳輸損耗不高于-2.5dB?？鄢郎y(cè)量?jī)x器誤差和損耗，單個(gè)轉(zhuǎn)換接頭在20GHz以下的頻帶內(nèi)具有不高于-IdB的傳輸損耗和良好的匹配特性。帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，工作頻帶內(nèi)具有較低的插入損耗和良好的阻抗匹配特性，而且具有較小的體積。本發(fā)明解決了帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)和雙面平行雙線之間的寬度過(guò)渡轉(zhuǎn)換問(wèn)題，既可用于兩種傳輸線電路之間的封裝互聯(lián)，又可用作對(duì)稱結(jié)構(gòu)寬帶天線的饋電器。本發(fā)明在寬帶微波/毫米波集成電路、平面可集成天饋模塊的設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于在介質(zhì)襯底(I)上設(shè)置用于連接共面波導(dǎo)段(2)、雙面平行雙線段(4)的過(guò)渡變換段(3);所述過(guò)渡變換段(3)包括頂層漸變過(guò)渡段(5)、頂層直線過(guò)渡段(6)、底層后過(guò)渡段(10)和底層前過(guò)渡段(II)，前述各過(guò)渡段均為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；其中，所述共面波導(dǎo)段(2)、過(guò)渡變換段(3)分別設(shè)置有屏蔽背板，所述屏蔽背板包括頂層屏蔽導(dǎo)體和底層屏蔽導(dǎo)體，頂層屏蔽導(dǎo)體和底層屏蔽導(dǎo)體通過(guò)金屬化過(guò)孔列(12)連接在一起；頂層漸變過(guò)渡段(5)的一端與共面波導(dǎo)段的頂層饋線輸入端連接，頂層漸變過(guò)渡段 (5)的另一端與頂層直線過(guò)渡段(6)的一端連接，頂層直線過(guò)渡段(6)的另一端與雙面平行雙線段的頂層饋線輸出端連接；頂層屏蔽導(dǎo)體的邊緣線與頂層直線過(guò)渡段(6)的垂直線形成頂層過(guò)渡段傾角(7);所述底層前過(guò)渡段(11)的一端與雙面平行雙線段的底層饋線輸出端連接，底層前過(guò)渡段(11)的另一端與底層后過(guò)渡段(10)連接；其中，底層前過(guò)渡段(11)、底層后過(guò)渡段(10) 均為漸變饋線；所述底層前過(guò)渡段(11)的漸變饋線與雙面平行雙線段的底層饋線的垂直線形成底層前過(guò)渡段傾角(8);所述底層后過(guò)渡段(10)的漸變饋線與雙面平行雙線段的底層饋線的垂直線形成底層后過(guò)渡段傾角(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭， 其特征在于頂層漸變過(guò)渡段(5)的長(zhǎng)度在5-13毫米范圍內(nèi)，頂層直線過(guò)渡段(6)的長(zhǎng)度 1. 8-3. 8毫米范圍內(nèi)，底層后過(guò)渡段(10)的長(zhǎng)度在2-4毫米范圍內(nèi)，底層前過(guò)渡段(11)的長(zhǎng)度在1.5-2. 5毫米范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于頂層過(guò)渡段傾角(7)的角度在18-34度范圍內(nèi)，底層前過(guò)渡段傾角(8)的角度在 41-61度范圍內(nèi)、底層后過(guò)渡段傾角(9)的角度在25-45度范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于金屬化過(guò)孔列(12)的過(guò)孔個(gè)數(shù)在3 — 15個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于金屬化過(guò)孔列(12)的過(guò)孔的直徑在0. 2-2mm范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于介質(zhì)襯底(1)的介電常數(shù)范圍為2-20。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭。帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線寬帶轉(zhuǎn)換接頭，其特征是在介電常數(shù)為2-20范圍內(nèi)的介質(zhì)襯底上，分別設(shè)計(jì)帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)段、過(guò)渡變換段和雙面平行雙線，帶有屏蔽背板的共面波導(dǎo)段和過(guò)渡變換段中包括頂層屏蔽導(dǎo)體和底層屏蔽導(dǎo)體，頂層屏蔽導(dǎo)體和底層屏蔽導(dǎo)體通過(guò)金屬化過(guò)孔列連接在一起，通過(guò)控制頂層漸變過(guò)渡段的長(zhǎng)度、頂層直線過(guò)渡段的長(zhǎng)度、頂層過(guò)渡段傾角的角度、底層后過(guò)渡段傾角的角度、底層前過(guò)渡段傾角的角度、底層前過(guò)渡段的長(zhǎng)度和底層后過(guò)渡段的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)兩種傳輸線之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)H01P5/10GK102306861SQ20111012957
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者呂文俊, 朱洪波, 薄亞明 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)