專利名稱：微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微波無源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
天線領(lǐng)域中，偶極子天線屬于平衡型天線，而偶極子天線需要平衡傳輸線如共面帶狀線來饋電。共面帶狀線是一種平衡的單面?zhèn)鬏斁€，具有尺寸小，易于集成等優(yōu)點(diǎn)。而目前微波集成電路設(shè)計(jì)中最常用的信號(hào)傳輸線是微帶線，這是一種非平衡傳輸線，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)集成電路系統(tǒng)時(shí)必須要進(jìn)行平衡-不平衡傳輸線之間的轉(zhuǎn)換?；谶@一背景，我們需要設(shè)計(jì)一種損耗低、尺寸小、微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)。已有文獻(xiàn)報(bào)道了微帶線到共面帶狀線的過渡結(jié)構(gòu):文獻(xiàn) I (Y.Qian and T.1toh, A broadband uniplanar microstrip-to-CPStransition, 1997Asia Pacific Microwave Conf.Dig.，1997:609-612)運(yùn)用 T 形節(jié)功分器及180度移相器實(shí)現(xiàn)了微帶線到共面帶狀線的過渡結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn) 2(Y.-H.Suh and K.Chang, A wideband cop lanar stripline to microstriptransition, IEEE Microwave Wireless Compon.Lett.，2001 (11):28-29)中微帶線到共面帶狀線的過渡結(jié)構(gòu)是基于場(chǎng)匹配原理實(shí)現(xiàn)的。文獻(xiàn)3(W.-H.Tu and K.Chang, ffide-band microstrip-to-coplanar stripline/slotline transitions, IEEE Trans.Microw.Theory Tech., 2006 (54): 1084-1089)是運(yùn)用切比雪夫變換器和四分之一波長(zhǎng)扇形匹配短截線實(shí)現(xiàn)微帶線到共面帶狀線的過渡結(jié)構(gòu)。
(I)文獻(xiàn)1，2，3中提出的三種微帶線到共面帶狀線的過渡結(jié)構(gòu)在高頻處的插入損耗較大。(2)文獻(xiàn)2，3中微帶線到共面帶狀線的過渡結(jié)構(gòu)由于使用了場(chǎng)匹配段和阻抗匹配段，具有尺寸大的缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種尺寸小、電路結(jié)構(gòu)緊湊、高頻插入損耗小的微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為:一種微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，于包括微帶線導(dǎo)帶、共面帶狀線、微帶線地板、電路基板，微帶線導(dǎo)帶和微帶線地板形成微帶線，其中微帶線導(dǎo)帶位于電路基板的正面，共面帶狀線和微帶線地板一體成型位于電路基板的反面；共面帶狀線和微帶線導(dǎo)帶立體垂直交叉，共面帶狀線的槽與微帶線導(dǎo)帶形成立體垂直交叉處。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的微帶線導(dǎo)帶包括順次設(shè)置的微帶線輸入輸出端口、微帶線導(dǎo)帶傳輸段、有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段、立體垂直交叉處、有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端；其中微帶線導(dǎo)帶傳輸段一端與微帶線輸入輸出端口相連，另一端與有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段相連，寬度與微帶線輸入輸出端口一致；有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段從與微帶線導(dǎo)帶傳輸段相連的一端到立體垂直交叉處，且由寬到窄均勻漸變；有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端從立體垂直交叉處開始到微帶線導(dǎo)帶的末端。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的共面帶狀線位于有限地板微帶線地板過渡段和有限地板微帶線地板的中間，并垂直于有限地板微帶線地板過渡段和有限地板微帶線地板，共面帶狀線的一端是共面帶狀線輸入輸出端口，經(jīng)過立體垂直交叉處后的另一端為共面帶狀線短路端。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的微帶線地板在電路基板的反面且沿與微帶線導(dǎo)帶相同的方向:其中微帶線地板與有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段垂直對(duì)應(yīng)的部分設(shè)為有限地板微帶線地板過渡段，微帶線地板與有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端垂直對(duì)應(yīng)的部分設(shè)為有限地板微帶線地板。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段從微帶線導(dǎo)帶傳輸段到立體垂直交叉處由寬到窄均勻漸變，相應(yīng)的有限地板微帶線地板過渡段也由寬到窄均勻漸變。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端及其垂直對(duì)應(yīng)的有限地板微帶線地板都為矩形，且有限地板微帶線地板向立體垂直交叉處反方向直線延伸至電路基板的邊緣。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):(I)本實(shí)用新 型的交叉區(qū)域具有模式轉(zhuǎn)換和阻抗轉(zhuǎn)換的作用，無需使用場(chǎng)匹配段及阻抗匹配段；(2)可以減小結(jié)構(gòu)尺寸，使得電路簡(jiǎn)潔緊湊；(3)具有高頻插入損耗低的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。圖3是本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1的S參數(shù)仿真圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。結(jié)合圖1，電路基板的正面在圖中為斜線陰影填充部分，電路基板的反面為點(diǎn)狀陰影填充部分。該微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，包括微帶線導(dǎo)帶1、共面帶狀線2、微帶線地板3、電路基板4，微帶線導(dǎo)帶I和微帶線地板3形成微帶線，其中微帶線導(dǎo)帶I位于電路基板4的正面，共面帶狀線2和微帶線地板3 —體成型位于電路基板4的反面；共面帶狀線2和微帶線導(dǎo)帶I立體垂直交叉，共面帶狀線2的槽21與微帶線導(dǎo)帶I形成立體垂直交叉處5。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的微帶線導(dǎo)帶I包括順次設(shè)置的微帶線輸入輸出端口 10、微帶線導(dǎo)帶傳輸段11、有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12、立體垂直交叉處5、有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13 ;其中微帶線導(dǎo)帶傳輸段11 一端與微帶線輸入輸出端口 10相連，另一端與有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12相連，寬度與微帶線輸入輸出端口 10 —致；有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12從與微帶線導(dǎo)帶傳輸段11相連的一端到立體垂直交叉處5，且由寬到窄均勻漸變；有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13從立體垂直交叉處5開始到微帶線導(dǎo)帶I的末端。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的共面帶狀線2位于有限地板微帶線地板過渡段32和有限地板微帶線地板33的中間，并垂直于有限地板微帶線地板過渡段32和有限地板微帶線地板33，共面帶狀線2的一端是共面帶狀線輸入輸出端口22，經(jīng)過立體垂直交叉處5后的另一端為共面帶狀線短路端23。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的微帶線地板3在電路基板4的反面且沿與微帶線導(dǎo)帶I相同的方向:其中微帶線地板3與有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12垂直對(duì)應(yīng)的部分設(shè)為有限地板微帶線地板過渡段32，微帶線地板3與有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13垂直對(duì)應(yīng)的部分設(shè)為有限地板微帶線地板33。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述的有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12從微帶線導(dǎo)帶傳輸段11到立體垂直交叉處5由寬到窄均勻漸變，相應(yīng)的有限地板微帶線地板過渡段32也由寬到窄均勻漸變。
本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，所述有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13及其垂直對(duì)應(yīng)的有限地板微帶線地板33都為矩形，且有限地板微帶線地板33向立體垂直交叉處5反方向直線延伸至電路基板4的邊緣。立體垂直交叉處5靠近微帶線導(dǎo)帶I的有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13，并靠近共面帶狀線2的共面帶狀線短路端23。本實(shí)用新型微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)的工作過程如下:電磁信號(hào)從微帶線輸入輸出端口 10進(jìn)入微帶線1，經(jīng)過微帶線導(dǎo)帶傳輸段11、有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12到達(dá)立體垂直交叉處5，耦合到共面帶狀線2上，沿著共面帶狀線2傳輸?shù)焦裁鎺罹€輸入輸出端口 22。同樣的，當(dāng)電磁信號(hào)從共面帶狀線輸入輸出端口 22進(jìn)入共面帶狀線2，經(jīng)過立體垂直交叉處5耦合到微帶線1，沿著有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12、微帶線導(dǎo)帶傳輸段11傳輸?shù)轿Ь€輸入輸出端口 10，也能實(shí)現(xiàn)電磁信號(hào)的傳輸。通過調(diào)節(jié)有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13長(zhǎng)度、共面帶狀線短路端23長(zhǎng)度及有限地板微帶線地板過渡段32的尺寸，可以調(diào)節(jié)通帶的位置及過渡性能。在結(jié)構(gòu)上，微帶線輸入輸出端口 10的寬度根據(jù)端口的阻抗確定，一般設(shè)計(jì)為50歐姆微帶線對(duì)應(yīng)的寬度。共面帶狀線輸入輸出端口 22的線寬及槽寬根據(jù)端口阻抗確定，一般設(shè)計(jì)為高特性阻抗(如155歐姆)對(duì)應(yīng)的線寬和槽寬，共面帶狀線2的其它部分的線寬和槽寬保持與共面帶狀線端口一致。共面帶狀線2與微帶線I形成立體垂直交叉處5，交叉角一般為90度，立體垂直交叉處5的微帶線導(dǎo)帶寬度為了保證最佳的能量耦合有一個(gè)確定值，一般不同于微帶線輸入輸出端口 10。有限地板微帶線地板33的寬度及有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13的寬度保持與立體垂直交叉處5 —致。有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段12從微帶線導(dǎo)帶傳輸段11到立體垂直交叉處5由寬到窄均勻漸變，相應(yīng)的有限地板微帶線地板過渡段32也由寬到窄均勻漸變，以保證實(shí)現(xiàn)電路的阻抗匹配。在制造上，通過印制電路板制造工藝對(duì)電路基板正面的電路及背面的電路加工形成所需的金屬圖案。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1結(jié)合圖2、圖3，以工作在6.3-18GHZ的微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)為例，采用的電路基板4相對(duì)介電常數(shù)為2.33，厚度為0.508mm。微帶線輸入輸出端口 10特性阻抗為50歐姆，微帶線輸入輸出端口 10的寬度wl為1.55mm，共面帶狀線輸入輸出端口 22的特性阻抗為155歐姆，共面帶狀線輸入輸出端口 22對(duì)應(yīng)的線寬w0為1mm，槽寬s為0.2mm。在立體垂直交叉處5為了使微帶線I的能量耦合到共面帶狀線2中，借助仿真軟件HFSS得到立體垂直交叉處5微帶線導(dǎo)帶寬度《4為0.9_。有限地板微帶線地板過渡段32長(zhǎng)度LO為3.4mm,由寬度w2為5mm均勻漸變?yōu)閷挾葁3為2.8mm。有限地板微帶線地板33寬度w5為 1.5mmο有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13和共面帶狀線短路端23的長(zhǎng)度具有支節(jié)匹配的作用:有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端13對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度LI為4mm，即1/4中心頻率對(duì)應(yīng)的有限地板微帶線波導(dǎo)波長(zhǎng)；共面帶狀線短路端23對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度L2為6mm，1/4中心頻率對(duì)應(yīng)的共面帶狀線波導(dǎo)波長(zhǎng)。圖3為本實(shí)施例微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)的S參數(shù)仿真圖，從圖中可以看出，在6.3-18GHz頻段內(nèi)，插入損耗小于3dB，饋電端口反射系數(shù)小于_13dB，相對(duì)帶寬為96%，具有 高頻插入損耗低的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于包括微帶線導(dǎo)帶(I)、共面帶狀線(2)、微帶線地板(3)、電路基板(4)，微帶線導(dǎo)帶(I)和微帶線地板(3)形成微帶線，其中微帶線導(dǎo)帶(I)位于電路基板(4)的正面，共面帶狀線(2)和微帶線地板(3)—體成型位于電路基板(4)的反面；共面帶狀線(2)和微帶線導(dǎo)帶(I)立體垂直交叉，共面帶狀線(2)的槽(21)與微帶線導(dǎo)帶(I)形成立體垂直交叉處(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的微帶線導(dǎo)帶(I)包括順次設(shè)置的微帶線輸入輸出端口(10)、微帶線導(dǎo)帶傳輸段(11)、有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段(12)、立體垂直交叉處(5)、有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端(13);其中微帶線導(dǎo)帶傳輸段(11) 一端與微帶線輸入輸出端口(10)相連，另一端與有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段(12)相連，寬度與微帶線輸入輸出端口(10)—致；有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段(12)從與微帶線導(dǎo)帶傳輸段(11)相連的一端到立體垂直交叉處(5)，且由寬到窄均勻漸變；有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端(13)從立體垂直交叉處(5)開始到微帶線導(dǎo)帶(I)的末端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的共面帶狀線(2)位于有限地板微帶線地板過渡段(32)和有限地板微帶線地板(33)的中間，并垂直于有限地板微帶線地板過渡段(32 )和有限地板微帶線地板(33 )，共面帶狀線(2 )的一端是共面帶狀線輸入輸出端口(22)，經(jīng)過立體垂直交叉處(5)后的另一端為共面帶狀線短路端(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的微帶線地板(3)在電路基板(4)的反面且沿與微帶線導(dǎo)帶(I)相同的方向:其中微帶線地板(3)與有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段(12)垂直對(duì)應(yīng)的部分設(shè)為有限地板微帶線地板過渡段(32)，微帶線地板(3)與有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端(13)垂直對(duì)應(yīng)的部分設(shè)為有限地板微帶線地板(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的有限地板微帶線 導(dǎo)帶過渡段(12)從微帶線導(dǎo)帶傳輸段(11)到立體垂直交叉處(5)由寬到窄均勻漸變，相應(yīng)的有限地板微帶線地板過渡段(32)也由寬到窄均勻漸變。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端(13)及其垂直對(duì)應(yīng)的有限地板微帶線地板(33)都為矩形，且有限地板微帶線地板(33)向立體垂直交叉處(5)反向直線延伸至電路基板(4)的邊緣。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)，包括微帶線導(dǎo)帶、共面帶狀線、微帶線地板、電路基板，其中微帶線導(dǎo)帶位于電路基板的正面，共面帶狀線和微帶線地板一體成型位于電路基板的反面；共面帶狀線和微帶線導(dǎo)帶立體垂直交叉，形成立體垂直交叉處；微帶線導(dǎo)帶包括順次設(shè)置的微帶線輸入輸出端口、微帶線導(dǎo)帶傳輸段、有限地板微帶線導(dǎo)帶過渡段、立體垂直交叉處、有限地板微帶線導(dǎo)帶開路端；微帶線地板設(shè)有限地板微帶線地板過渡段和有限地板微帶線地板；共面帶狀線的一端是共面帶狀線輸入輸出端口，另一端為共面帶狀線短路端。微帶線-共面帶狀線的寬帶過渡結(jié)構(gòu)具有尺寸小、電路結(jié)構(gòu)緊湊、高頻插入損耗小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P5/10GK203119073SQ20122074241
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者王建朋, 陶子文, 趙俊頂, 竇艷, 徐鑫 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)