CN104900991A - 一种小型化微带巴伦 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微带巴伦，具体是一种小型化微带巴伦。本发明解决了现有微带巴伦自身面积过大的问题。一种小型化微带巴伦，包括导电板、介质基板、接地板；其中，导电板、介质基板、接地板自上而下依次层叠为一体；导电板的前部布置有长度为1/4波长的L形短路微带线；L形短路微带线的前端与导电板的前板边齐平；导电板的后部布置有U形微带线；U形微带线的两端均与导电板的后板边齐平；接地板的板面中部刻蚀有前后贯通的工字形缝隙。本发明工作带宽为100.9%，其面积仅为0.1λ×0.1λ，工作频段内的幅度和相位不平衡分别为0.6dB和3度，适用于微波平衡混频器、倍频器、推挽放大器和天线等设备中。

Description

一种小型化微带巴伦

技术领域

本发明涉及微带巴伦，具体是一种小型化微带巴伦。

背景技术

巴伦（Balance-unbalance，BALUN）又名平衡-不平衡变换器，其作用是将信号在不平衡电路结构和平衡电路结构之间进行转换，因此其广泛应用于微波平衡混频器、倍频器、推挽放大器和天线等设备中。在目前各种巴伦中，微带巴伦因其便于与电路和平面印刷天线集成，而受到了广泛关注。如图1所示，现有微带巴伦包括导电板1、介质基板2、接地板10，导电板1上分别布置有长度为1/2波长的开路微带线11、相互对称的左微带线12和右微带线13。工作时，开路微带线11的左端作为非平衡端口，开路微带线11的右端作为开路端，左微带线12的右端和右微带线13的左端作为两个平衡端口。实践表明，现有微带巴伦由于采用长度为1/2波长的开路微带线，导致其自身面积过大，因此不利于巴伦的小型化。为此有必要发明一种全新的微带巴伦，以解决现有微带巴伦自身面积过大的问题。

发明内容

本发明为了解决现有微带巴伦自身面积过大的问题，提供了一种小型化微带巴伦。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种小型化微带巴伦，包括导电板、介质基板、接地板；

其中，导电板、介质基板、接地板自上而下依次层叠为一体；

导电板的前部布置有长度为1/4波长的L形短路微带线；L形短路微带线的前端与导电板的前板边齐平；

导电板的后部布置有U形微带线；U形微带线的两端均与导电板的后板边齐平；

接地板的板面中部刻蚀有前后贯通的工字形缝隙；工字形缝隙将接地板分隔为相互对称的左接地板和右接地板；

L形短路微带线的右端和右接地板之间开设有上下贯通的金属过孔；

左接地板的板面后部刻蚀有矩形缝隙。

工作时，L形短路微带线的前端作为非平衡端口，L形短路微带线的右端作为短路端，U形微带线的两端作为两个平衡端口。与现有微带巴伦相比，本发明所述的一种小型化微带巴伦采用长度为1/4波长的L形短路微带线替代了长度为1/2波长的开路微带线，并采用U形微带线替代了左微带线和右微带线，由此有效减小了自身面积，从而有利于巴伦的小型化。考虑到短路微带线不利于从非平衡端口到平衡端口之间信号的传递，本发明所述的一种小型化微带巴伦在接地板上刻蚀工字形缝隙，由此增强了L形短路微带线和U形微带线之间的耦合，提高了平衡端口和非平衡端口之间的传输系数，从而实现了两个平衡端口输出的信号幅度相等、相位相反（如图3所示，未在接地板上刻蚀工字形缝隙时，S参数的幅度如下：在1-10GHz的频率范围内，|S₁₁|>-1dB，|S₂₁|<-17dB，|S₃₁|<-18dB，由此可见，L形短路微带线和U形微带线之间的耦合很差，非平衡端口输入的信号大部分都从该端口反射回去，使得传输到平衡端口的信号很小，而且|S₂₁|与|S₃₁|之间差别较大，不能满足两个平衡端口输出的信号幅度相等的要求。如图4所示，未在接地板上刻蚀工字形缝隙时，S参数的相位如下：在1-10GHz的频率范围内，S₂₁与S₃₁的相位差（如图4中Diff曲线所示，该曲线为S₂₁与S₃₁相位差的绝对值）在96-232度之间连续变化，不能满足两个平衡端口输出的信号相位相反的要求。如图5所示，在接地板上刻蚀工字形缝隙后，S参数的幅度如下：在1-10GHz的频率范围内，|S₂₁|和|S₃₁|比较接近，而且有相同的变化趋势，且|S₂₁|>-8dB，|S₃₁|>-7dB，与图3相比，二者的幅度都增加10dB以上。如图6所示，在1.27-3.86GHz的频率范围内，|S₂₁|-|S₃₁|<0.6dB，尤其在1.27-3GHz的频率范围内，|S₂₁|-|S₃₁|<0.17dB，完全满足两个平衡端口输出的信号幅度相等的要求。如图7所示，在接地板上刻蚀工字形缝隙后，S参数的相位如下：在1.27-3.86GHz的频率范围内，S₂₁与S₃₁的相位差（如图7中Diff曲线所示，该曲线为S₂₁与S₃₁相位差的绝对值）在177-182度之间变化，与180度的最大误差为3度，完全满足两个平衡端口输出的信号相位相反的要求）。此外，本发明所述的一种小型化微带巴伦通过在左接地板上刻蚀矩形缝隙，进一步保证了两个平衡端口输出的信号幅度相等、相位相反。

本发明结构合理、设计巧妙，其可工作于1.27-3.86GHz，工作带宽为100.9%，其面积仅为0.1λ×0.1λ（λ为最低工作频率上的导波波长），工作频段内的幅度和相位不平衡分别为0.6dB和3度，有效解决了现有微带巴伦自身面积过大的问题，其不仅具有良好的宽带特性，而且具有相对平坦的幅度和相位，适用于微波平衡混频器、倍频器、推挽放大器和天线等设备中。

附图说明

图1是现有微带巴伦的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明未在接地板上刻蚀工字形缝隙时S参数的幅度示意图。

图4是本发明未在接地板上刻蚀工字形缝隙时S参数的相位示意图。

图5是本发明在接地板上刻蚀工字形缝隙后S参数的幅度示意图。

图6是图5的局部示意图。

图7是本发明在接地板上刻蚀工字形缝隙后S参数的相位示意图。

图中：1-导电板，2-介质基板，3-L形短路微带线，4-U形微带线，5-工字形缝隙，6-左接地板，7-右接地板，8-金属过孔，9-矩形缝隙，10-接地板，11-开路微带线，12-左微带线，13-右微带线。

具体实施方式

一种小型化微带巴伦，包括导电板1、介质基板2、接地板；

其中，导电板1、介质基板2、接地板自上而下依次层叠为一体；

导电板1的前部布置有长度为1/4波长的L形短路微带线3；L形短路微带线3的前端与导电板1的前板边齐平；

导电板1的后部布置有U形微带线4；U形微带线4的两端均与导电板1的后板边齐平；

接地板的板面中部刻蚀有前后贯通的工字形缝隙5；工字形缝隙5将接地板分隔为相互对称的左接地板6和右接地板7；

L形短路微带线3的右端和右接地板7之间开设有上下贯通的金属过孔8；

左接地板6的板面后部刻蚀有矩形缝隙9。

Claims (1)

1.一种小型化微带巴伦，其特征在于：包括导电板（1）、介质基板（2）、接地板；

其中，导电板（1）、介质基板（2）、接地板自上而下依次层叠为一体；

导电板（1）的前部布置有长度为1/4波长的L形短路微带线（3）；L形短路微带线（3）的前端与导电板（1）的前板边齐平；

导电板（1）的后部布置有U形微带线（4）；U形微带线（4）的两端均与导电板（1）的后板边齐平；

接地板的板面中部刻蚀有前后贯通的工字形缝隙（5）；工字形缝隙（5）将接地板分隔为相互对称的左接地板（6）和右接地板（7）；

L形短路微带线（3）的右端和右接地板（7）之间开设有上下贯通的金属过孔（8）；

左接地板（6）的板面后部刻蚀有矩形缝隙（9）。