基于微帶線到共面帶狀線超寬帶漸變地巴倫器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微帶線到共面帶狀線超寬帶漸變地巴倫器，包括下表面金屬漸變接地板、介質(zhì)基片、六個上表面金屬片構(gòu)成的微帶線、共面地和共面帶狀線結(jié)構(gòu)、五個金屬化通孔及輸入輸出端口。通過下表面地板的漸變和金屬化通孔引地信號與上表面金屬片在同一平面，實現(xiàn)微帶線結(jié)構(gòu)到共面帶狀線（CPS）結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，同時實現(xiàn)180度相位差，完成信號從不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換且具有很好的相位穩(wěn)定度和幅度平衡度。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、低損耗、易于與微波電路集成等優(yōu)點。共面帶狀線在許多濾波器、混頻器、移相器中有廣泛應(yīng)用。
【專利說明】基于微帶線到共面帶狀線超寬帶漸變地巴倫器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超寬帶巴倫，特別是一種微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代微波電路設(shè)計中，常常需要從非平衡到平衡傳輸線的轉(zhuǎn)換。在天線設(shè)計中，饋源的平衡饋電及天線與饋線之間的阻抗匹配也是必須要求的，如槽天線，Vivaldi天線，阿基米德天線的設(shè)計等。理想情況是設(shè)計一款尺寸小、高阻抗變比的平衡阻抗變換器。隨著當(dāng)今通訊技術(shù)的發(fā)展，通訊容量的不斷擴(kuò)大，要求天線在更寬的頻帶內(nèi)工作。然而由于不規(guī)則形狀巴倫的理論分析仍然很困難，這類巴倫的設(shè)計和使用只能靠經(jīng)驗和實驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、低損耗、易于與微波電路集成的基于微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是: 一種基于微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫，包括介質(zhì)基板，下表面金屬接地板，上表面第一金屬片、第二金屬片、第三金屬片、第四金屬片、第五金屬片、第六金屬片和介質(zhì)基片中第一金屬化通孔、第二金屬化通孔、第三金屬化通孔、第四金屬化通孔、第五金屬化通孔以及輸入端口、輸出第一端口、輸出第二端口 ；其中，介質(zhì)基片下表面金屬接地板由三部分拼接而成，第一部分為上表面第一金屬片對應(yīng)下表面位置處的金屬接地板從矩形沿半脊形漸變成與第三金屬片同樣的寬度，第一金屬片對應(yīng)下表面漸變?yōu)闊o金屬地板，第三金屬片、第四金屬片下表面對應(yīng)處無接地金屬板；第二部分為上表面第五金屬片、第六金屬片對應(yīng)于下表面位置分別有對稱的漸變脊形金屬接地板；第三部分為連接第二部分和第一部分的金屬地板，沿下表面介質(zhì)邊界分別連接前兩部分，實現(xiàn)共地；第一金屬化通孔、第二金屬化通孔、第三金屬化通孔、第四金屬化通孔、第五金屬化通孔均與上下介質(zhì)表面連接；第二金屬片貼于第一金屬化通孔、第二金屬化通孔、第三金屬化通孔、第四金屬化通孔、第五金屬化通孔之上，把第一金屬片下對應(yīng)的地引到與其同一層，實現(xiàn)共面地；輸入端口由第一金屬片引出的抽頭，輸出第一端口是由第三金屬片引出的抽頭，輸出第二端口是由第四金屬片引出的抽頭；第二金屬片與第三金屬片相連，第三金屬片與第五金屬片相連，最終輸出到第一端口 ；輸入上表面第一金屬片與第四金屬片相連，第四金屬片與第六金屬片相連，最終輸出到第二端口。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是:(I)帶寬有了很大的提升；(2)生產(chǎn)成本低，只采用內(nèi)部少量通孔和金屬片形成，這樣可以大大減少工藝成本；(3)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊；(4)結(jié)構(gòu)簡單，工藝上易于實現(xiàn)，平面結(jié)構(gòu)，易于與微波電路集成。(5)損耗較小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器的結(jié)構(gòu)圖。[0007]圖2為本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器的俯視圖。
[0008]圖3為本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器的背對背測試結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖4為本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器的第一輸出端口和第二輸出端口信號的相位差仿真結(jié)果圖和第一輸出端口和第二輸出端口信號的幅度差仿真結(jié)果圖。
[0010]圖5為本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器背對背結(jié)構(gòu)下的回波損耗仿真結(jié)果圖。
[0011]圖6為本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器背對背結(jié)構(gòu)下的插入損耗仿真結(jié)果圖。
[0012]【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013]結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器，包括介質(zhì)基板，下表面金屬接地板，上表面第一金屬片(SI)、第二金屬片(S2)、第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)、第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)和介質(zhì)基片中第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)以及輸入端口(P1)、輸出第一端口(P2)、輸出第二端口(P3)。其中，介質(zhì)基片下表面金屬接地板由三部分拼接而成，第一部分為上表面第一金屬片(SI)對應(yīng)下表面位置處的金屬接地板從矩形沿半脊形漸變成與第三金屬片(S3)同樣的寬度，第一金屬片(SI)對應(yīng)下表面漸變?yōu)闊o金屬地板，第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)下表面對應(yīng)處無接地金屬板；第二部分為上表面第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)對應(yīng)于下表面位置分別有對稱的漸變脊形金屬接地板。第三部分為連接第二部分和第一部分的金屬地板，沿下表面介質(zhì)邊界分別連接前兩部分，實現(xiàn)共地。第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)均與上下介質(zhì)表面連接。第二金屬片(S2)貼于第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)之上，把第一金屬片(SI)下對應(yīng)的地引到與其同一層，實現(xiàn)共面地。輸入端口(Pl)由第一金屬片(SI)引出的抽頭,輸出第一端口(P2)是由第三金屬片(S5)引出的抽頭，輸出第二端口(P3)是由第四金屬片(S6)引出的抽頭。第二金屬片(S2)與第三金屬片(S3)相連,第三金屬片(S3)與第五金屬片(S5)相連,最終輸出到第一端口(P2)。輸入上表面第一金屬片(SI)與第四金屬片(S4)相連,第四金屬片(S4)與第六金屬片(S6)相連，最終輸出到第二端口(P3)。
[0014]結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器中，上表面第一金屬片(SI)、第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)為微帶線結(jié)構(gòu),對應(yīng)下表面金屬接地板。第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)為共面帶狀線結(jié)構(gòu)，對應(yīng)下表面無金屬地板。其中上表面第一金屬片(SI)和其對應(yīng)的下表面金屬地構(gòu)成微帶線結(jié)構(gòu),第一金屬片(SI)對應(yīng)下表面的地板由矩形沿半脊形漸變成與第三金屬片(S3)同樣的寬度，為實現(xiàn)信號傳輸從微帶線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為共面帶狀線的均勻過渡，確保電場由垂直介質(zhì)到平行介質(zhì)的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)信號從不平衡到平衡的逐漸轉(zhuǎn)換，同時方便印刷生產(chǎn)，降低成本，采取共面地的結(jié)構(gòu)，把金屬地板的地信號通過第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)引到上介質(zhì)表面，同時減小反射。再從微帶線結(jié)構(gòu)通過地板的漸變，從有到無，轉(zhuǎn)化為第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)構(gòu)成的共面帶狀線結(jié)構(gòu)，對應(yīng)下表面無金屬地板，第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)中的信號相位相差180°。
[0015]為方便與后續(xù)系統(tǒng)連接，又轉(zhuǎn)化為微帶線結(jié)構(gòu)，即第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)及其分別對應(yīng)的漸變脊形金屬地板，實現(xiàn)共面帶狀線到微帶線的均勻過渡。
[0016]本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器的工作原理簡述如下:
寬頻帶微波信號從輸入端口(P1)進(jìn)入微帶線，通過漸變金屬地板和通孔實現(xiàn)共面地，
由微帶線傳輸轉(zhuǎn)換為共面帶狀線傳輸，實現(xiàn)兩路信號相位差為180度，再轉(zhuǎn)換為微帶線結(jié)構(gòu)方便與后續(xù)系統(tǒng)連接，總體實現(xiàn)了信號從不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換。
[0017]本發(fā)明微帶線到共面帶狀線的超寬帶漸變地巴倫器的尺寸為10.16mmX25.4mmX0.508mm。其性能可從圖4看出，實現(xiàn)了從12.8GHz到47.2GHz的超寬帶性能，帶寬為34.4GHz，相位平衡度為小于11.6°，幅度平衡度為小于2.07dB。由圖5可得，背對背結(jié)構(gòu)下回波損耗曲線性能相當(dāng)好，插損性能也不錯。
【權(quán)利要求】
1.一種基于微帶線到共面帶狀線超寬帶漸變地巴倫器，其特征在于:包括介質(zhì)基板，下表面金屬接地板，上表面第一金屬片(SI)、第二金屬片(S2)、第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)、第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)和介質(zhì)基片中第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)以及輸入端口(P1)、輸出第一端口(P2)、輸出第二端口(P3);其中，介質(zhì)基片下表面金屬接地板由三部分拼接而成，第一部分為上表面第一金屬片(SI)對應(yīng)下表面位置處的金屬接地板從矩形沿半脊形漸變成與第三金屬片(S3)同樣的寬度，第一金屬片(SI)對應(yīng)下表面漸變?yōu)闊o金屬地板，第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)下表面對應(yīng)處無接地金屬板；第二部分為上表面第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)對應(yīng)于下表面位置分別有對稱的漸變脊形金屬接地板；第三部分為連接第二部分和第一部分的金屬地板，沿下表面介質(zhì)邊界分別連接前兩部分，實現(xiàn)共地；第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)均與上下介質(zhì)表面連接；第二金屬片(S2)貼于第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)之上，把第一金屬片(SI)下對應(yīng)的地引到與其同一層，實現(xiàn)共面地；輸入端口(Pl)由第一金屬片(SI)引出的抽頭,輸出第一端口(P2)是由第三金屬片(S5)引出的抽頭，輸出第二端口(P3)是由第四金屬片(S6)引出的抽頭；第二金屬片(S2)與第三金屬片(53)相連,第三金屬片(S3)與第五金屬片(S5)相連,最終輸出到第一端口(P2);輸入上表面第一金屬片(SI)與第四金屬片(S4)相連,第四金屬片(S4)與第六金屬片(S6)相連,最終輸出到第二端口(P3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微帶線到共面帶狀線超寬帶漸變地巴倫器，其特征在于:上表面第一金屬片(SI)、第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)為微帶線結(jié)構(gòu),對應(yīng)下表面金屬接地板；第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)為共面帶狀線結(jié)構(gòu)，對應(yīng)下表面無金屬地板；其中第一金屬片(SI)對應(yīng)下表面的地板沿半脊形漸變成與第三金屬片(S3)同樣的寬度，為實現(xiàn)信號傳輸從微帶線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為共面帶狀線的均勻過渡，確保電場由垂直介質(zhì)到平行介質(zhì)的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)信號從不平衡到平衡的逐漸轉(zhuǎn)換；第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)同時連接上下表面，把下表面的地信號引到與上表面金屬片共面，為了保證電磁場從微帶線到共面帶狀線的均勻過渡，減小反射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于微帶線到共面帶狀線超寬帶漸變地巴倫器，其特征在于:上表面第一金屬片(SI)和其對應(yīng)的下表面金屬地構(gòu)成微帶線結(jié)構(gòu)，為方便印刷生產(chǎn)，降低成本，采取共面地的結(jié)構(gòu)，把金屬地板的地信號通過第一金屬化通孔(VI)、第二金屬化通孔(V2)、第三金屬化通孔(V3)、第四金屬化通孔(V4)、第五金屬化通孔(V5)引到上介質(zhì)表面，再從微帶線結(jié)構(gòu)通過地板的漸變，從有到無，轉(zhuǎn)化為第三金屬片(S3)、第四金屬片(S4)構(gòu)成的共面帶狀線結(jié)構(gòu)，對應(yīng)下表面無金屬地板，第三金屬片(S3)、第四金屬片(54)中的信號相位相差180°;為方便與后續(xù)系統(tǒng)連接，又轉(zhuǎn)化為微帶線結(jié)構(gòu)，即第五金屬片(S5)、第六金屬片(S6)及其分別對應(yīng)的漸變脊形金屬地板，實現(xiàn)共面帶狀線到微帶線的均勻過渡。
【文檔編號】H01P5/10GK103441318SQ201310332405
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】戴永勝, 施淑媛, 陳龍, 朱丹, 羅鳴, 馮辰辰, 方思慧, 顧家, 朱正和, 陳相治, 李雁, 鄧良 申請人:南京理工大學(xué)