基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器，包括下表面金属渐变接地板、介质基片、六个上表面金属片构成的微带线、共面地和共面带状线结构、五个金属化通孔及输入输出端口。通过下表面地板的渐变和金属化通孔引地信号与上表面金属片在同一平面，实现微带线结构到共面带状线（CPS）结构的转换，同时实现180度相位差，完成信号从不平衡到平衡的转换且具有很好的相位稳定度和幅度平衡度。本发明具有结构紧凑、体积小、低损耗、易于与微波电路集成等优点。共面带状线在许多滤波器、混频器、移相器中有广泛应用。
【专利说明】基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超宽带巴伦，特别是一种微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦。
【背景技术】
[0002]在现代微波电路设计中，常常需要从非平衡到平衡传输线的转换。在天线设计中，馈源的平衡馈电及天线与馈线之间的阻抗匹配也是必须要求的，如槽天线，Vivaldi天线，阿基米德天线的设计等。理想情况是设计一款尺寸小、高阻抗变比的平衡阻抗变换器。随着当今通讯技术的发展，通讯容量的不断扩大，要求天线在更宽的频带内工作。然而由于不规则形状巴伦的理论分析仍然很困难，这类巴伦的设计和使用只能靠经验和实验。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供具有结构紧凑、体积小、低损耗、易于与微波电路集成的基于微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦。
[0004]实现本发明目的的技术方案是: 一种基于微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦，包括介质基板，下表面金属接地板，上表面第一金属片、第二金属片、第三金属片、第四金属片、第五金属片、第六金属片和介质基片中第一金属化通孔、第二金属化通孔、第三金属化通孔、第四金属化通孔、第五金属化通孔以及输入端口、输出第一端口、输出第二端口 ；其中，介质基片下表面金属接地板由三部分拼接而成，第一部分为上表面第一金属片对应下表面位置处的金属接地板从矩形沿半脊形渐变成与第三金属片同样的宽度，第一金属片对应下表面渐变为无金属地板，第三金属片、第四金属片下表面对应处无接地金属板；第二部分为上表面第五金属片、第六金属片对应于下表面位置分别有对称的渐变脊形金属接地板；第三部分为连接第二部分和第一部分的金属地板，沿下表面介质边界分别连接前两部分，实现共地；第一金属化通孔、第二金属化通孔、第三金属化通孔、第四金属化通孔、第五金属化通孔均与上下介质表面连接；第二金属片贴于第一金属化通孔、第二金属化通孔、第三金属化通孔、第四金属化通孔、第五金属化通孔之上，把第一金属片下对应的地引到与其同一层，实现共面地；输入端口由第一金属片引出的抽头，输出第一端口是由第三金属片引出的抽头，输出第二端口是由第四金属片引出的抽头；第二金属片与第三金属片相连，第三金属片与第五金属片相连，最终输出到第一端口 ；输入上表面第一金属片与第四金属片相连，第四金属片与第六金属片相连，最终输出到第二端口。
[0005]本发明与现有技术相比，其显著优点是:(I)带宽有了很大的提升；(2)生产成本低，只采用内部少量通孔和金属片形成，这样可以大大减少工艺成本；(3)体积小，结构紧凑；(4)结构简单，工艺上易于实现，平面结构，易于与微波电路集成。(5)损耗较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器的结构图。[0007]图2为本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器的俯视图。
[0008]图3为本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器的背对背测试结构图。
[0009]图4为本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器的第一输出端口和第二输出端口信号的相位差仿真结果图和第一输出端口和第二输出端口信号的幅度差仿真结果图。
[0010]图5为本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器背对背结构下的回波损耗仿真结果图。
[0011]图6为本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器背对背结构下的插入损耗仿真结果图。
[0012]【具体实施方式】:
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
[0013]结合图1、图2，本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器，包括介质基板，下表面金属接地板，上表面第一金属片(SI)、第二金属片(S2)、第三金属片(S3)、第四金属片(S4)、第五金属片(S5)、第六金属片(S6)和介质基片中第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)以及输入端口(P1)、输出第一端口(P2)、输出第二端口(P3)。其中，介质基片下表面金属接地板由三部分拼接而成，第一部分为上表面第一金属片(SI)对应下表面位置处的金属接地板从矩形沿半脊形渐变成与第三金属片(S3)同样的宽度，第一金属片(SI)对应下表面渐变为无金属地板，第三金属片(S3)、第四金属片(S4)下表面对应处无接地金属板；第二部分为上表面第五金属片(S5)、第六金属片(S6)对应于下表面位置分别有对称的渐变脊形金属接地板。第三部分为连接第二部分和第一部分的金属地板，沿下表面介质边界分别连接前两部分，实现共地。第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)均与上下介质表面连接。第二金属片(S2)贴于第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)之上，把第一金属片(SI)下对应的地引到与其同一层，实现共面地。输入端口(Pl)由第一金属片(SI)引出的抽头,输出第一端口(P2)是由第三金属片(S5)引出的抽头，输出第二端口(P3)是由第四金属片(S6)引出的抽头。第二金属片(S2)与第三金属片(S3)相连,第三金属片(S3)与第五金属片(S5)相连,最终输出到第一端口(P2)。输入上表面第一金属片(SI)与第四金属片(S4)相连,第四金属片(S4)与第六金属片(S6)相连，最终输出到第二端口(P3)。
[0014]结合图1、图2，本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器中，上表面第一金属片(SI)、第五金属片(S5)、第六金属片(S6)为微带线结构,对应下表面金属接地板。第三金属片(S3)、第四金属片(S4)为共面带状线结构，对应下表面无金属地板。其中上表面第一金属片(SI)和其对应的下表面金属地构成微带线结构,第一金属片(SI)对应下表面的地板由矩形沿半脊形渐变成与第三金属片(S3)同样的宽度，为实现信号传输从微带线结构转换为共面带状线的均匀过渡，确保电场由垂直介质到平行介质的转变，实现信号从不平衡到平衡的逐渐转换，同时方便印刷生产，降低成本，采取共面地的结构，把金属地板的地信号通过第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)引到上介质表面，同时减小反射。再从微带线结构通过地板的渐变，从有到无，转化为第三金属片(S3)、第四金属片(S4)构成的共面带状线结构，对应下表面无金属地板，第三金属片(S3)、第四金属片(S4)中的信号相位相差180°。
[0015]为方便与后续系统连接，又转化为微带线结构，即第五金属片(S5)、第六金属片(S6)及其分别对应的渐变脊形金属地板，实现共面带状线到微带线的均匀过渡。
[0016]本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器的工作原理简述如下:
宽频带微波信号从输入端口(P1)进入微带线，通过渐变金属地板和通孔实现共面地，
由微带线传输转换为共面带状线传输，实现两路信号相位差为180度，再转换为微带线结构方便与后续系统连接，总体实现了信号从不平衡到平衡的转换。
[0017]本发明微带线到共面带状线的超宽带渐变地巴伦器的尺寸为10.16mmX25.4mmX0.508mm。其性能可从图4看出，实现了从12.8GHz到47.2GHz的超宽带性能，带宽为34.4GHz，相位平衡度为小于11.6°，幅度平衡度为小于2.07dB。由图5可得，背对背结构下回波损耗曲线性能相当好，插损性能也不错。
【权利要求】
1.一种基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器，其特征在于:包括介质基板，下表面金属接地板，上表面第一金属片(SI)、第二金属片(S2)、第三金属片(S3)、第四金属片(S4)、第五金属片(S5)、第六金属片(S6)和介质基片中第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)以及输入端口(P1)、输出第一端口(P2)、输出第二端口(P3);其中，介质基片下表面金属接地板由三部分拼接而成，第一部分为上表面第一金属片(SI)对应下表面位置处的金属接地板从矩形沿半脊形渐变成与第三金属片(S3)同样的宽度，第一金属片(SI)对应下表面渐变为无金属地板，第三金属片(S3)、第四金属片(S4)下表面对应处无接地金属板；第二部分为上表面第五金属片(S5)、第六金属片(S6)对应于下表面位置分别有对称的渐变脊形金属接地板；第三部分为连接第二部分和第一部分的金属地板，沿下表面介质边界分别连接前两部分，实现共地；第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)均与上下介质表面连接；第二金属片(S2)贴于第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)之上，把第一金属片(SI)下对应的地引到与其同一层，实现共面地；输入端口(Pl)由第一金属片(SI)引出的抽头,输出第一端口(P2)是由第三金属片(S5)引出的抽头，输出第二端口(P3)是由第四金属片(S6)引出的抽头；第二金属片(S2)与第三金属片(53)相连,第三金属片(S3)与第五金属片(S5)相连,最终输出到第一端口(P2);输入上表面第一金属片(SI)与第四金属片(S4)相连,第四金属片(S4)与第六金属片(S6)相连,最终输出到第二端口(P3)。
2.根据权利要求1所述的基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器，其特征在于:上表面第一金属片(SI)、第五金属片(S5)、第六金属片(S6)为微带线结构,对应下表面金属接地板；第三金属片(S3)、第四金属片(S4)为共面带状线结构，对应下表面无金属地板；其中第一金属片(SI)对应下表面的地板沿半脊形渐变成与第三金属片(S3)同样的宽度，为实现信号传输从微带线结构转换为共面带状线的均匀过渡，确保电场由垂直介质到平行介质的转变，实现信号从不平衡到平衡的逐渐转换；第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)同时连接上下表面，把下表面的地信号引到与上表面金属片共面，为了保证电磁场从微带线到共面带状线的均匀过渡，减小反射。
3.根据权利要求1或2所述的基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器，其特征在于:上表面第一金属片(SI)和其对应的下表面金属地构成微带线结构，为方便印刷生产，降低成本，采取共面地的结构，把金属地板的地信号通过第一金属化通孔(VI)、第二金属化通孔(V2)、第三金属化通孔(V3)、第四金属化通孔(V4)、第五金属化通孔(V5)引到上介质表面，再从微带线结构通过地板的渐变，从有到无，转化为第三金属片(S3)、第四金属片(S4)构成的共面带状线结构，对应下表面无金属地板，第三金属片(S3)、第四金属片(54)中的信号相位相差180°;为方便与后续系统连接，又转化为微带线结构，即第五金属片(S5)、第六金属片(S6)及其分别对应的渐变脊形金属地板，实现共面带状线到微带线的均匀过渡。
【文档编号】H01P5/10GK103441318SQ201310332405
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】戴永胜, 施淑媛, 陈龙, 朱丹, 罗鸣, 冯辰辰, 方思慧, 顾家, 朱正和, 陈相治, 李雁, 邓良 申请人:南京理工大学