一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的製作方法

2023-06-16 17:44:26 3

專利名稱：一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種全模雙脊基片集成波導，具體涉及一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導。
背景技術：
傳統的金屬矩形波導具有低損耗、高功率容量而在微波領域中得到大量的應用，但它是非平面的結構，具有難於和平面的印刷電路板集成等缺點。印刷電路技術由於具有結構緊湊、易於和通信系統集成等特點，受到了廣泛的關注。介質集成波導結構綜合了金屬矩形波導和平面印刷電路技術，從而在通信領域獲得了廣泛的應用，介質集成波導結構具有很多傳統矩形波導的優點，可以印刷在平面電路板上，且損耗小、結構簡單、易於集成，但由於其截止波長與波導截面尺寸成正比，在結構小型化和單模工作頻帶上受到限制，單模工作帶寬較窄。

發明內容
本發明為解決現有介質集成波導單模工作帶寬較窄的問題，進而提出一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導。本發明為解決上述問題採取的技術方案是本發明包括上層介質基片、中層介質基片、下層介質基片、上金屬貼片、下金屬貼片和四個平衡微帶線，中層介質基片的上表面和下表面分別各貼有一個金屬帶條，上層介質基片、中層介質基片、下層介質基片由上至下依次疊加設置，且中層介質基片的兩個端部外露，上金屬貼片貼裝在上層介質基片的上表面上，下金屬貼片貼裝在下層介質基片的下表面上，中層介質基片兩個端部的上表面與下表面分別各貼裝一個平衡微帶線，且中層介質基片兩個端部上表面的每個平衡微帶線與位於中層介質基片上表面的金屬帶條連接，中層介質基片兩個端部下表面的每個平衡微帶線與位於中層介質基片下表面的金屬帶條連接，上層介質基片沿兩個長邊分別各設有多個第一上金屬化過孔，上層介質基片的中部沿長度方向設有兩排第二上金屬化過孔，上層介質基片的中部沿寬度方向設有兩排第三上金屬化過孔，兩排第二上金屬化過孔與兩排第三上金屬化過孔組成一個矩形框體，下層介質基片沿兩個長邊分別各設有多個第一下金屬化過孔，下層介質基片的中部沿長度方向設有兩排第二下金屬化過孔，下層介質基片的中部沿寬度方向設有兩排第三下金屬化過孔，兩排第二下金屬化過孔與兩排第三下金屬化過孔組成一個矩形框體，每個第一上金屬化過孔與相對應的第一下金屬化過孔連通，每個第二上金屬化過孔和第三上金屬化過孔分別與上金屬貼片和中層介質基片上表面上的金屬帶條連接形成上脊，每個第二下金屬化過孔和第三下金屬化過孔分別與下金屬貼片和中層介質基片下表面上的金屬帶條連接形成下脊，所述上脊和下脊形成雙脊。本發明的有益效果是本發明引入了起過渡作用的截面積漸變的平衡微帶線，該平衡微帶線屬於小尺寸的TEM波傳輸線，這種傳輸線的埠尺寸很小，可以提高整個傳輸線系統的高次模的截止頻率，能有效濾除低頻段的高次模，平衡微帶線與脊平面內的兩個金屬帶條相連，而不是與波導上層介質基片的上表面金屬貼片和下層介質基片的下表面金屬貼片相連，降低了平衡微帶線的埠電壓，從而降低了平衡微帶線的等效輸入阻抗，容易與雙脊波導匹配，截面積漸變的平衡微帶線起到了阻抗匹配作用；雙脊波導相比矩形波導具有主模場的截止波長較長的特點，在相同的工作波長時，波導尺寸可以縮小，主模和其它高次模截止波長相隔較遠，因此，單模工作頻帶較寬，等效阻抗較低，可以與低阻抗的同軸線或微帶線匹配；不具有過渡結構的單純雙脊基片集成波導的多模傳播係數較高，且單模傳輸的頻率範圍也顯著減小，僅為絕對帶寬僅為具有過渡結構的40%，而本發明的雙脊基片集成波導能在2. 5-9. OGHz的頻帶內實現高效傳輸，單模工作帶寬達到2. 6，將應用於C波段以上較大頻段的介質集成波導的應用範圍搬移到S頻段，可以在微波的S波段的電路設計中廣泛地使用這種複合結構的波導，雙脊波導在高頻工作頻段內的插入損耗在O. 25Np/波長以下；本發明的雙脊波導為平面印刷波導，採用雙面印刷電路工藝生產，可以作為印刷電路的一部分集成到大規模電路中去，本發明尺寸小，易於集成,能夠大規模生產,且加工難度低。



圖I是本發明的整體結構示意圖，圖2是本發明主視圖，圖3是圖2的俯視圖，圖4是圖2的仰視圖，圖5是本發明波導的功率傳輸係數仿真結果曲線圖，圖6是本發明波導的功率傳輸係數實驗結果曲線圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導包括上層介質基片I、中層介質基片2、下層介質基片3、上金屬貼片4、下金屬貼片5和四個平衡微帶線6，中層介質基片2的上表面和下表面分別各貼有一個金屬帶條，上層介質基片I、中層介質基片2、下層介質基片3由上至下依次疊加設置，且中層介質基片2的兩個端部外露，上金屬貼片4貼裝在上層介質基片I的上表面上，下金屬貼片5貼裝在下層介質基片3的下表面上，中層介質基片2兩個端部的上表面與下表面分別各貼裝一個平衡微帶線6，且中層介質基片2兩個端部上表面的每個平衡微帶線6與位於中層介質基片2上表面的金屬帶條連接，中層介質基片2兩個端部下表面的每個平衡微帶線6與位於中層介質基片2下表面的金屬帶條連接，上層介質基片I沿兩個長邊分別各設有多個第一上金屬化過孔1-1，上層介質基片I的中部沿長度方向設有兩排第二上金屬化過孔1-2，上層介質基片I的中部沿寬度方向設有兩排第三上金屬化過孔1-3，兩排第二上金屬化過孔1-2與兩排第三上金屬化過孔1-3組成一個矩形框體，下層介質基片3沿兩個長邊分別各設有多個第一下金屬化過孔3-1，下層介質基片3的中部沿長度方向設有兩排第二下金屬化過孔3-2，下層介質基片3的中部沿寬度方向設有兩排第三下金屬化過孔3-3，兩排第二下金屬化過孔3-2與兩排第三下金屬化過孔3-3組成一個矩形框體，每個第一上金屬化過孔1-1與相對應的第一下金屬化過孔3-1連通，每個第二上金屬化過孔1-2和第三上金屬化過孔1-3分別與上金屬貼片4和中層介質基片2上表面上的金屬帶條連接形成上脊，每個第二下金屬化過孔3-2和第三下金屬化過孔3-3分別與下金屬貼片5和中層介質基片2下表面上的金屬帶條連接形成下脊，所述上脊和下脊形成雙脊。
具體實施方式
二 結合圖I至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的每個平衡微帶線6由等腰梯形板6-1和矩形板6-2組成，矩形板6-2的一邊與等腰梯形板6-1的短底邊連接成一體，等腰梯形板6-1長底邊與位於同一平面的金屬帶條連接。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖2至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的每個平衡微帶線6的等腰梯形板6-1的短底邊的長度W4為5mm,等腰梯形板6-1的長底邊的長度W5 為18mm,等腰梯形板6-1的高度L4為30mm。其它組成及連接關係與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結合圖2至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的上層介質基片I的長度LI為100mm,上層介質基片I的寬度Wl為35mm,上層介質基片I的厚度Hl為I. 5mm,下層介質基片3的結構尺寸與上層介質基片I相同，中層介質基片2的長度L2為170mm，中層介質基片2的寬度W2為35mm，中層介質基片2的厚度H2為I. 5mm,中層介質基片2上表面與下表面上的金屬帶條的長度為100mm,中層介質基片2上表面與下表面上的金屬帶條的寬度為16mm,中層介質基片2上表面與下表面上的金屬帶條的厚度為O. Olmm-O. 04mm。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結合圖2至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的第一上金屬化過孔1-1、第二上金屬化過孔1-2、第三上金屬化過孔1-3、第一下金屬化過孔3-1、第二下金屬化過孔3-2、第三下金屬化過孔3-3的內徑均為2mm，相鄰兩個第一上金屬化過孔1-1的中心距為3mm，相鄰兩個第一下金屬化過孔3-1的中心距為3_。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六結合圖2至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的每個第二上金屬化過孔1-2的中心與上層介質基片I中心線的垂直距離ml為7_，每個第二下金屬化過孔3-2的中心與下層介質基片3中心線的垂直距離m2為7_。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七結合圖I至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導的上層介質基片I、中層介質基片2、下層介質基片3均是相對介電常數為4. 4的環氧玻璃布層壓板製成的。其它組成及連接關係與具體實施方式
一、二、三、四、五或六相同。實施例根據具體實施方式
一和具體實施方式
二製作本發明的模型，並採用Anritsu37247D型矢量網絡分析儀進行測試，製作模型時，將所有金屬化過孔都填充了焊錫，從而使三層介質板牢固的連接在一起，用SMA同軸接頭給系統兩端的平衡微帶線6饋電，實驗測試的內容為S參數，仿真和測試結果如圖5和圖6所示，從圖5中可以看出，電磁波的功率傳輸係數在整個仿真頻段內(20GHz)都很高，這是由於給本發明埠饋電的是平衡微帶線這種小尺寸的TEM波傳輸線導致的，由於這種傳輸線的多模傳輸截止頻率很高，所以限制了整個複合傳輸線的多模傳輸，如圖6所示，實驗結果表明，本傳輸線系統的工作頻帶的插入損耗在O. 25Np/波長以下，性能良好。
權利要求
1.一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，其特徵在於所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導包括上層介質基片(I)、中層介質基片(2)、下層介質基片(3)、上金屬貼片(4)、下金屬貼片(5)和四個平衡微帶線(6)，中層介質基片(2)的上表面和下表面分別各貼有一個金屬帶條，上層介質基片(I)、中層介質基片(2)、下層介質基片(3)由上至下依次疊加設置，且中層介質基片(2)的兩個端部外露，上金屬貼片(4)貼裝在上層介質基片(I)的上表面上，下金屬貼片(5)貼裝在下層介質基片(3)的下表面上，中層介質基片(2)兩個端部的上表面與下表面分別各貼裝一個平衡微帶線(6)，且中層介質基片(2)兩個端部上表面的每個平衡微帶線(6)與位於中層介質基片(2)上表面的金屬帶條連接，中層介質基片(2)兩個端部下表面的每個平衡微帶線(6)與位於中層介質基片(2)下表面的金屬帶條連接，上層介質基片(I)沿兩個長邊分別各設有多個第一上金屬化過孔(1-1 )，上層介質基片(I)的中部沿長度方向設有兩排第二上金屬化過孔(1-2)，上層介質基片(I)的中部沿寬度方向設有兩排第三上金屬化過孔(1-3)，兩排第二上金屬化過孔(1-2)與兩排第三上金屬化過孔(1-3)組成一個矩形框體，下層介質基片(3)沿兩個長邊分別各設有多個第一下金屬化過孔(3-1)，下層介質基片(3)的中部沿長度方向設有兩排第二下金屬化過孔(3-2)，下層介質基片(3)的中部沿寬度方向設有兩排第三下金屬化過孔(3-3)，兩排第二下金屬化過孔(3-2)與兩排第三下金屬化過孔(3-3)組成一個矩形框體，每個第一上金屬化過孔(1-1)與相對應的第一下金屬化過孔(3-1)連通，每個第二上金屬化過孔(1-2)和第三上金屬化過孔(1-3)分別與上金屬貼片(4)和中層介質基片(2)上表面上的金屬帶條連接形成上脊，每個第二下金屬化過孔(3-2)和第三下金屬化過孔(3-3)分別與下金屬貼片(5)和中層介質基片(2)下表面上的金屬帶條連接形成下脊，所述上脊和下脊形成雙脊。
2.根據權利要求I所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，其特徵在於每個平衡微帶線(6 )由等腰梯形板(6-1)和矩形板(6-2 )組成，矩形板(6-2 )的一邊與等腰梯形板(6-1)的短底邊連接成一體，等腰梯形板(6-1)長底邊與位於同一平面的金屬帶條連接。
3.根據權利要求2所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，其特徵在於每個平衡微帶線(6)的等腰梯形板(6-1)的短底邊的長度(W4)為5mm，等腰梯形板(6-1)的長底邊的長度(W5)為18mm，等腰梯形板(6-1)的高度(L4)為30mm。
4.根據權利要求I所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，其特徵在於上層介質基片(I)的長度(LI)為100mm，上層介質基片(I)的寬度(Wl)為35mm，上層介質基片(I)的厚度(Hl)為I. 5mm,下層介質基片(3)的結構尺寸與上層介質基片(I)相同，中層介質基片(2)的長度(L2)為170mm，中層介質基片(2)的寬度(W2)為35mm，中層介質基片(2)的厚度(H2)為I. 5mm，中層介質基片(2)上表面與下表面上的金屬帶條的長度為100mm，中層介質基片(2)上表面與下表面上的金屬帶條的寬度為16mm，中層介質基片(2)上表面與下表面上的金屬帶條的厚度為0. Olmm-O. 04mm。
5.根據權利要求I所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，其特徵在於第一上金屬化過孔(1-1)、第二上金屬化過孔(1-2)、第三上金屬化過孔(1-3)、第一下金屬化過孔(3-1)、第二下金屬化過孔(3-2)、第三下金屬化過孔(3-3)的內徑均為2mm，相鄰兩個第一上金屬化過孔(1-1)的中心距為3mm，相鄰兩個第一下金屬化過孔(3-1)的中心距為3mm o
6.根據權利要求I所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，其特徵在於每個第二上金屬化過孔(1-2)的中心與上層介質基片(I)中心線的垂直距離(ml)為7mm，每個第二下金屬化過孔(3-2)的中心與下層介質基片(3)中心線的垂直距離(m2)為7mm。
7.根據權利要求1、2、3、4、5或6所述一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，其特徵在於上層介質基片(I)、中層介質基片(2)、下層介質基片(3)均是相對介電常數為.4.4的環氧玻璃布層壓板製成的。
全文摘要
一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導，它一種全模雙脊基片集成波導，具體涉及一種平衡微帶線過渡的全模雙脊基片集成波導。本發明為了解決現有介質集成波導單模工作帶寬較窄的問題。本發明的中層介質基片的上表面和下表面分別各貼有一個金屬帶條，上層介質基片、中層介質基片、下層介質基片由上至下依次疊加設置，且中層介質基片的兩個端部外露，中層介質基片兩個端部的上表面與下表面分別各貼裝一個平衡微帶線，每個第二上金屬化過孔和第三上金屬化過孔分別與上金屬貼片和中層介質基片上表面上的金屬帶條連接形成上脊，每個第二下金屬化過孔和第三下金屬化過孔分別與下金屬貼片和中層介質基片下表面上的金屬帶條連接形成下脊。本發明應用於無線電技術領域。
文檔編號H01P3/18GK102810704SQ201210284348
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者林澍, 田雨, 陸加, 劉曦, 馬欣茹, 趙志華, 王力卓, 王立娜 申請人:哈爾濱工業大學