CN104134844B - 一种基于基片集成技术的平面魔t - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于基片集成技术的平面魔T，由上至下依次包含相互平行的顶层金属层、介质基板和底层金属层，顶层金属层为五边形，介质基板上分布有五列金属化通孔，五列金属化通孔呈放射状排列，相邻两列金属化通孔相交且相交形成的夹角为72°，顶层金属层置于五列金属化通孔的正上方，顶层金属层的任意3个相邻的顶点分别连接1条微带线，在这3条微带线的同一层上还设有1条差臂。本发明结构简单，工作带宽大，更适合应用于现代微波毫米波电路集成中。
Description
技术领域
本发明属于微波技术领域，特别涉及了一种基于基片集成技术的平面魔T。
背景技术
魔T结构是一种四端口的微波器件，理想情况下的魔T结构是一种180°的混合环。传统的波导魔T结构体积大，宽带的匹配电路很难实现，所以传输相对带宽一般低于10％。传统的魔T为立体结构，对于现代平面化集成电路已不适用。
发明内容
为了解决上述背景技术存在的技术问题，本发明旨在提供一种基于基片集成技术的平面魔T，克服传统魔T带宽小，不适用于现代平面化集成电路的难题。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案：
一种基于基片集成技术的平面魔T，所述平面魔T由上至下依次包含相互平行的顶层金属层、介质基板和底层金属层，所述顶层金属层为五边形，所述介质基板上分布有五列金属化通孔，五列金属化通孔呈放射状排列，相邻两列金属化通孔相交且相交形成的夹角为72°，所述顶层金属层的任意3个相邻的顶点分别连接1条微带线，其中与中间顶点连接的微带线作为平面魔T的和臂，另外2条微带线均作为平面魔T的等功率输入/输出端，在这3条微带线的同一层上还设有平面魔T的差臂，该差臂不与顶层金属层和前述3条微带线接触且该差臂与和臂垂直，所述底层金属层上刻蚀有槽线结构，该槽线结构与和臂处在与底层金属层垂直的同一平面上且该槽线结构与和臂平行。
其中，上述差臂包含1条微带线，且该微带线的一端连接着扇形短路线。
其中，上述每条微带线的阻抗均为50欧姆。
其中，上述槽线结构包含1条直槽线，该直槽线的一端连接着扇形短路线。其中，上述顶层金属层关于和臂所在的直线对称。
采用上述技术方案带来的有益效果是：
本发明设计结构简单，工作带宽大，电性能良好，其平面结构与传统立体、多层结构魔T相比，更适合应用于现代微波毫米波电路集成中。同时，采用基片集成波导技术，结构十分紧凑，减少了加工难度，降低了加工成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的三维立体图。
图3是本发明的俯视图。
图4（a）～4（e）是本发明各参数的仿真结果图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示本发明的结构示意图和图2所示的三维立体图，平面魔T由上至下依次包含相互平行的顶层金属层、介质基板和底层金属层，所述顶层金属层为五边形，所述介质基板上分布有五列金属化通孔，五列金属化通孔呈放射状排列，相邻两列金属化通孔相交且相交形成的夹角为72°，所述顶层金属层的任意3个相邻的顶点分别连接1条微带线，其中与中间顶点连接的微带线作为平面魔T的和臂，另外2条微带线均作为平面魔T的等功率输入/输出端，在这3条微带线的同一层上还设有平面魔T的差臂，该差臂不与顶层金属层和前述3条微带线接触且该差臂与和臂垂直，所述底层金属层上刻蚀有槽线结构，该槽线结构与和臂处在与底层金属层垂直的同一平面上且该槽线结构与和臂平行。在本实施例中，所述差臂包含1条微带线，且该微带线的一端连接着扇形短路线；每条微带线的阻抗均为50欧姆；所述槽线结构包含1条直槽线，该直槽线的一端连接着扇形短路线；所述顶层金属层关于和臂所在的直线对称。介质基板采用Rogers5880介质板，介电常数为2.2，厚度为0.8毫米。
如图3所示本发明的俯视图，为了便于说明，将和臂的端口称为端口1，将2条等功率输入/输出端分别称为端口2和端口3，将差臂的端口称为端口4。当能量从端口1输入时，端口2和端口3有相等的能量传出；由于槽线和微带线的耦合特性，电磁波的电场由垂直极化变为水平极化，当电磁波分别从左右两边到达槽线时，电场强度在水平方向上合为零，从而能量无法在槽线中传输，实现隔离效果；同理可得，当能量从端口4输入时，端口2和端口3有相等的能量传出，端口1没有能量传出；当能量从端口2和端口3同时输入时，在端口1相遇时由于电场方向相同，端口1输出的能量为端口2和端口3能量之和；而能量在槽线处相遇时，由于它们的电场方向相反，端口4输出的能量为端口2和端口3能量之差。
图4（a）~4（e）为本发明各参数的仿真结果图。图4（a）和图4（b）的横坐标为频率（单位：吉赫兹），纵坐标为幅值（单位：分贝），其中S11表示端口1的反射系数曲线，S12表示端口1至端口2的传输系数曲线，S13表示端口1至端口3的传输系数曲线，由图4（a）可知，S12与S13基本重合；S44表示端口4的反射系数曲线，S42表示端口4至端口2的传输系数曲线，S43表示端口4至端口3的传输系数曲线，由图4（b）可知，S42与S43基本重合。图4（c）的横坐标为频率（单位：吉赫兹），纵坐标为隔离度（单位：分贝），其中，S14为端口1至端口4的隔离度曲线，S23为端口2至端口3的隔离度曲线。图4（d）和图4（e）的横坐标为频率（单位：吉赫兹），纵坐标为相位（单位：度），其中，In-phaseDifference表示S12与是S13的同相相位差曲线，Out-of-PhaseDifference表示S42与S43的反相相位差曲线。由图4（a）~4（e）可知，本发明的基于基片集成技术的平面魔T的-10dB带宽为7.36GHz~9.22GHz，中心频率为8.24GHz，相对带宽为23%。能量从端口1输入时，回波损耗大于25dB，插入损耗为3.6dB左右；能量从端口4输入时，回波损耗大于15dB，插入损耗为4.6dB左右。端口2和端口3隔离度为16dB以上。端口1和端口4隔离为40dB以上，隔离效果非常好。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于基片集成技术的平面魔T，其特征在于：所述平面魔T由上至下依次包含相互平行的顶层金属层、介质基板和底层金属层，所述顶层金属层为五边形，所述介质基板上分布有五列金属化通孔，五列金属化通孔呈放射状排列，任意相邻两列金属化通孔均相交且相交形成的夹角均为72°，所述顶层金属层置于五列金属化通孔的正上方，所述顶层金属层的任意3个相邻的顶点分别连接1条微带线，其中与中间顶点连接的微带线作为平面魔T的和臂，另外2条微带线均作为平面魔T的等功率输入/输出端，在这3条微带线的同一层上还设有平面魔T的差臂，该差臂不与顶层金属层和前述3条微带线接触且该差臂与和臂垂直，所述底层金属层上刻蚀有槽线结构，该槽线结构与和臂处在与底层金属层垂直的同一平面上且该槽线结构与和臂平行。
2.根据权利要求1所述一种基于基片集成技术的平面魔T，其特征在于：所述差臂包含1条微带线，且该微带线的一端连接着扇形短路线。
3.根据权利要求2所述一种基于基片集成技术的平面魔T，其特征在于：所述每条微带线的阻抗均为50欧姆。
4.根据权利要求1所述一种基于基片集成技术的平面魔T，其特征在于：所述槽线结构包含1条直槽线，该直槽线的一端连接着扇形短路线。
5.根据权利要求1所述一种基于基片集成技术的平面魔T，其特征在于：所述顶层金属层关于和臂所在的直线对称。
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