CN104953222A - 可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，介质基片上表面的共面波导上设置开路支节，介质基片下表面设置有第一、第二金属条带，并在第一、第二金属条带的两端设置有金属通孔，以连通第一、第二金属条带与介质基片上表面的金属接地板。本发明在传统共面波导到槽线过渡的基础上，对结构进行了改进，实现了电路平面化，使电路可集成到多层电路结构中，拥有较好的过渡特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，属于微波技术领域。
背景技术
共面波导作为微波集成电路中平面传输线的一种，具有单平面的结构，易于加工集成，频率较高时有低的传播损耗，同时槽线也是平面传输线的一种，相应的共面波导到槽线的过渡引起了广大研究者的兴趣。传统的共面波导到槽线的过渡大多是通过空气桥来连接共面波导的金属接地板，以此来抑制共面波导中的寄生槽线模式，共面波导到槽线的过渡被广泛应用于微波电路中。在微波电路中，通过引入空气桥的过渡结构，采用共面波导短路和槽线开路的方式来达到阻抗匹配，调整空气桥的物理尺寸大小和位置，即可以相应不同的工作带宽。另一方面，共面波导到槽线过渡的结构可实现宽频带，能够实现与其他电路的集成，并且物理尺寸较小，实现了电路的小型化。
在共面波导到槽线过渡电路中，若没有使用空气桥将共面波导的金属接地板短路，过渡带宽变小并且插入损耗较低。加上空气桥，当电路工作时，由于共面波导两槽线的电长度不能时刻保持相同，空气桥可使共面波导中寄生槽线模式短路，同时共面波导的两金属接地板保持在相同的电势。但该过渡电路结构加工复杂并且难集成到多层电路结构中，限制了该结构的应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，在传统共面波导到槽线过渡的基础上，对结构进行了改进，实现了电路平面化，使电路可集成到多层电路结构中，拥有较好的过渡特性。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，包括介质基片；介质基片上表面的中间设置有中心导带以及与中心导带垂直相交的金属支节；中心导带的一端延伸至介质基片的一边边沿，且中心导带垂直于前述介质基片的一边；中心导带与金属支节的两侧分别设置有第一、第二金属接地板，第一、第二金属接地板之间存在间隙；第一金属接地板与中心导带之间均存在间隙，第二金属接地板与中心导带、金属支节之间均存在间隙；金属支节及其与第二金属接地板之间的间隙构成共面波导的开路支节，开路支节中远离前述介质基片的一边的边沿与前述介质基片的一边之间的距离小于中心导带的长度；介质基片下表面设置有垂直于中心导带的第一、第二金属条带，且第一、第二金属条带位于开路支节、前述介质基片的一边之间；在第一、第二金属条带的两端设置有金属通孔，以连通第一、第二金属条带与介质基片上表面的金属接地板，其中紧靠开路支节的金属通孔与开路支节相切。
作为本发明的进一步优化方案，开路支节中远离前述介质基片的一边的边沿与前述介质基片的一边之间的距离比中心导带的长度小0.18mm。
作为本发明的进一步优化方案，介质基片为矩形。
作为本发明的进一步优化方案，介质基片为Rogers 6010介质板。
作为本发明的进一步优化方案，中心导带与介质基片的长边平行。
作为本发明的进一步优化方案，开路支节为180°相位转换器，用来转换共面波导模式到槽线模式。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1） 本发明通过金属通孔连接共面波导的第一、第二金属接地板以及第一、第二金属条带，与带有空气桥的过渡相比，结构更加简单，可实现电路的平面化，易于集成到多层电路结构中；
2）本发明通过金属通孔连接共面波导的第一、第二以及第一、第二金属条带，不仅很好的抑制了共面波导中的寄生槽线模式，同时使共面波导的金属接地板工作在相同的电势；
3）本发明通过调节开路支节的长度以及第一、第二金属条带之间的距离，可得到宽带宽的过渡性能，可以广泛用于各个频段；
4）本发明采用开路支节作为相位转换器，使共面波导模式转换为槽线模式，以此提高过渡的效率；
5）本发明中共面波导选取了50欧姆的特性阻抗，以匹配实际应用。
附图说明
图1是本发明的三维结构图。
图2是本发明的俯视图。
其中，1-介质基片；2-中心导带；3-第一金属接地板；4-第二金属接地板；5-开路支节；6-金属通孔；7-第一、第二金属条带。
图3是本发明实施例的仿真参数图，其中，（a）为端口1的共面波导模式下的S参数，（b）为端口2的槽线模式下的S参数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明提供一种可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，如图1所示，介质基板、共面波导的中心导带、共面波导的中心导带两侧的金属接地板、槽线、共面波导的开路支节、金属通孔和第一、第二金属条带。其中，金属通孔连接金属接地板和第一、第二金属条带，用于反射共面波导中的槽线模式到要过渡的槽线部分的槽线模式；共面波导的开路支节作为 相位转换器，用来转换共面波导模式到槽线模式。
当电路工作时，共面波导的金属接地板通过第一第二金属条带保持在相同的电势，抑制了其中的寄生槽线模式，使能量很好的被传输到槽线部分。与传统的使用空气桥的共面波导到槽线过渡相比，该改进结构可取得较好的插入损耗同时获得宽的带宽，该改进结构可实现平面化和具有较小的电尺寸，达到了平面化小型化的要求。另一方面，将介质板的厚度增加到原来的两倍，仍能实现好的电路性能。
本发明的实施例中，介质基板采用Rogers 6010介质板，介电常数为10.2，厚度为0.635毫米；中心导带与金属接地板的间距为0.3429mm，中心导带的宽度为1.0287mm，金属支节的宽度为0.9144mm，金属通孔的直径为0.6mm。在本发明的结构中，共面波导一端（端口1）存在共面波导和槽线两种模式，而另一端（端口2）仅存在槽线模式。如图3所示的本实施例的仿真结果，（a）中的S11(cc)表示端口1的共面波导模式到端口1的共面波导模式，S11(sc)表示端口1的共面波导模式到端口1的槽线模式，S21(sc)表示端口1的共面波导模式到端口2的槽线模式；（b）中S12(cs)表示端口2的槽线模式到端口1的共面波导模式，S12(ss)表示端口2的槽线模式到端口1的槽线模式，S22(ss)表示端口2的槽线模式到端口2的槽线模式。由仿真结果可知，本实施例的过渡中心工作频率为12GHz，此时插入损耗大于-2dB,回波损耗低于-20dB。同时，在7GHz-16GHz频带范围内回波损耗低于-10dB，具有较好的过渡性能。基于可应用多层结构改进的共面波导到槽线的过渡结构，具有平面化，小型化，易于加工和集成的特点，并且可应用到多层电路结构中，在共面波导过渡到槽线新结构的平面电路设计和应用中具有巨大的参考价值。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，包括介质基片，其特征在于，
介质基片上表面的中间设置有中心导带以及与中心导带垂直相交的金属支节；中心导带的一端延伸至介质基片的一边边沿，且中心导带垂直于前述介质基片的一边；中心导带与金属支节的两侧分别设置有第一、第二金属接地板，第一、第二金属接地板之间存在间隙；第一金属接地板与中心导带之间存在间隙，第二金属接地板与中心导带、金属支节之间均存在间隙；金属支节及其与第二金属接地板之间的间隙构成共面波导的开路支节，开路支节中远离前述介质基片的一边的边沿与前述介质基片的一边之间的距离小于中心导带的长度；
介质基片下表面设置有垂直于中心导带的第一、第二金属条带，且第一、第二金属条带位于开路支节、前述介质基片的一边之间；在第一、第二金属条带的两端设置有金属通孔，以连通第一、第二金属条带与介质基片上表面的金属接地板，其中紧靠开路支节的金属通孔与开路支节相切。
2.根据权利要求1所述的可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，其特征在于，开路支节中远离前述介质基片的一边的边沿与前述介质基片的一边之间的距离比中心导带的长度小0.18mm。
3.根据权利要求1所述的可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，其特征在于，介质基片为矩形。
4.根据权利要求1所述的可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，其特征在于，介质基片为Rogers 6010介质板。
5.根据权利要求1所述的可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，其特征在于，中心导带与介质基片的长边平行。
6.根据权利要求1所述的可用于多层电路的共面波导到槽线的过渡结构，其特征在于，开路支节为180°相位转换器，用来转换共面波导模式到槽线模式。
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