CN106469843A - 一种基于过渡结构的超宽带巴伦 - Google Patents
一种基于过渡结构的超宽带巴伦 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106469843A CN106469843A CN201510516028.5A CN201510516028A CN106469843A CN 106469843 A CN106469843 A CN 106469843A CN 201510516028 A CN201510516028 A CN 201510516028A CN 106469843 A CN106469843 A CN 106469843A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microstrip line
- conduction band
- line conduction
- outfan
- rabbet joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于过渡结构的超宽带巴伦，包括介质基板上表面设置的输入端微带线导带、两个输出端微带线导带，介质基板下表面设置的槽线、金属接地板，以及连接输入端微带线导带和槽线的圆形金属通孔；所述输入端微带线导带与槽线呈垂直立体交叉结构，圆形金属通孔设置于该交叉点位置；两个输出端微带线导带分别设置于输入端微带线导带的两侧，二者均由介质基板边缘开始向输入端微带线导带延伸且末端折叠呈U型；两个输出端微带线导带的折叠部分均与槽线呈垂直立体交叉结构，且一侧的输出端微带线导带旋转180°后与另一侧输出端微带线导带关于输入端微带线导带呈轴对称分布。本发明具有结构紧凑、插入损耗小、匹配特性好的优点，便于无线通信向宽带、小型化发展。
Description
技术领域
本发明涉及微波无源器件技术领域，特别是一种基于新型互联结构的超宽带巴伦。
背景技术
天线领域中，偶极子天线属于平衡型天线，从而需要一个巴伦将不平衡信号转换为平衡信号来为平衡型天线馈电。巴伦是平衡非平衡转换器，能够提供等幅反向信号以及实现阻抗匹配。目前微波集成电路中最常见的信号传输线是微带线，传输的是非平衡信号，而共面波导和共面带状线都是单面传输线，具有尺寸小，易于集成，便于与微带结构实现宽带互联结构等特点。基于这一背景，我们采用微带线-共面波导及微带线-共面带状线实现了一种损耗低、尺寸小、较好的端口匹配性能的超宽带巴伦。
已有文献报道了超宽带巴伦的结构：
文献1(Vicente González-Posadas,Carlos Martín-Pascual,JoséLuis Jiménez-Martín,and Daniel Segovia-Vargas,Lumped-element balun for UHF UWB printed balanced antennas,IEEE Transactions on antenna and propagation,2008,56,(7)：2102-2107)中利用高通单元和低通单元结构中所分别呈现电容性与电感性，这样通过适当的并联措施，从而得到两个输出端口的相位反向特性，但是该巴伦是基于半集总元件实现，难以实现宽带宽，并且插入损耗大。
文献2(Peng Wu,Yong Zhang,Yu-Liang Dong,and Qin Zhang,A novel Ka-band planarbalun using microstrip-CPS-microstrip transition,IEEE Microwave Wireless Compon.Lett.,2011,21,(3):136-138)中利用两个对称的微带线-共面带状线的互联结构实现了宽带的巴伦，但巴伦的尺寸比较大且结构比较复杂。
文献3(Jin Shao,Rongguo Zhou,Chang Chen,Xiao-Hua Wang,Hyoungsoo Kim,andHualiang Zhang,Design of a wideband balun using parallel strips,IEEE Microwave WirelessCompon.Lett.,2013,23,(3):125-127)中利用相位变换器实现了宽带的巴伦，有较好的端口匹配特性，但是巴伦的尺寸较大。
综上所述，(1)文献1中设计的巴伦采用的是半集总元件的实现方式，在毫米波段集总元件的损耗较且使得电路不便于加工；(2)文献2中设计的宽带巴伦尺寸较大且结构复杂；(3)文献3中设计的宽带巴伦具有尺寸大的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尺寸小、电路结构紧凑、插入损耗小、具有良好输出端口匹配特性的基于过渡结构的超宽带巴伦。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于过渡结构的超宽带巴伦，包括介质基板上表面设置的输入端微带线导带、二端口输出端微带线导带、三端口输出端微带线导带，介质基板下表面设置的槽线、金属接地板，以及连接输入端微带线导带和槽线的圆形金属通孔；
所述输入端微带线导带与槽线呈垂直立体交叉结构，圆形金属通孔设置于该交叉点位置；二端口输出端微带线导带和三端口输出端微带线导带设置于输入端微带线导带的两侧，二者均由介质基板边缘开始向输入端微带线导带延伸且末端折叠呈U型；二端口输出端微带线导带和三端口输出端微带线导带的折叠部分均与槽线呈垂直立体交叉结构，且二端口输出端微带线导带旋转180°后与三端口输出端微带线导带关于输入端微带线导带呈轴对称分布。
进一步地，所述槽线蚀刻于金属接地板上，槽线关于输入端微带线导带呈轴对称分布。
进一步地，所述圆形金属通孔一端连接位于介质基板上表面的输入端微带线导带，另一端连接位于介质基板下表面的槽线，从而形成第一过渡互联结构。
进一步地，所述二端口输出端微带线导带和三端口输出端微带线导带末端折叠呈U型结构，U型结构两侧相互平行的两条边平行于槽线、底部的边垂直于槽线且与槽线呈垂直立体交叉结构，从而形成第二过渡互联结构。
进一步地，所述介质基板的相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)结构简单，可在单片PCB板上实现，便与加工，生产成本低；(2)具有提供等幅反相信号和阻抗匹配的作用，为平衡天线等射频元件馈电时无需再使用阻抗匹配段；(3)具有尺寸小、工作频带宽(从3.6MHz至10.7GHz)、插入损耗小、两输出端口具有优异幅度及相位平衡特性等优点。
附图说明
图1是本发明基于过渡结构的超宽带巴伦的结构示意图。
图2是本发明基于过渡结构的超宽带巴伦的结构侧视图。
图3是本发明基于过渡结构的超宽带巴伦的实施例的结构尺寸示意图。
图4是本发明实施例中S参数仿真图。
图5是本发明实施例中两个输出端口幅度差的仿真图。
图6是本发明实施例中两个输出端口相位差的仿真图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。
结合图1～2，本发明基于过渡结构的超宽带巴伦，包括介质基板7上表面设置的输入端微带线导带4、二端口输出端微带线导带1、三端口输出端微带线导带6，介质基板7下表面设置的槽线2、金属接地板5，以及连接输入端微带线导带4和槽线2的圆形金属通孔3；所述输入端微带线导带4与槽线2呈垂直立体交叉结构，圆形金属通孔3设置于该交叉点位置；二端口输出端微带线导带1和三端口输出端微带线导带6设置于输入端微带线导带4的两侧，二者均由介质基板7边缘开始向输入端微带线导带4延伸且末端折叠呈U型；二端口输出端微带线导带1和三端口输出端微带线导带6的折叠部分均与槽线2呈垂直立体交叉结构，且二端口输出端微带线导带1旋转180°后与三端口输出端微带线导带6关于输入端微带线导带4呈轴对称分布。
进一步地，所述槽线2蚀刻于金属接地板5上，槽线2关于输入端微带线导带4呈轴对称分布。
进一步地，所述圆形金属通孔3一端连接位于介质基板7上表面的输入端微带线导带4，另一端连接位于介质基板7下表面的槽线2，从而形成第一过渡互联结构。
进一步地，所述二端口输出端微带线导带1和三端口输出端微带线导带6末端折叠呈U型结构，U型结构两侧相互平行的两条边平行于槽线2、底部的边垂直于槽线2且与槽线2呈垂直立体交叉结构，从而形成第二过渡互联结构。
进一步地，所述介质基板7的相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm。
所述基于过渡结构的超宽带巴伦，工作原理如下：输入端微带线导带4和金属接地板5组成输入端微带线作为电磁波信号馈入源，二端口输出端微带线导带1和三端口输出端微带线导带6分别与金属接地板5组成输出端微带线作为电磁波信号输出。圆形金属通孔3连接输入端微带线导带4和槽线2形成垂直立体交叉的第一过渡互联结构。二端口输出端微带线导带1和三端口微带线输出端导带6的一端折叠为U型，并分别与槽线2组成垂直立体交叉的第二过渡互联结构，当两路信号通过上述两个过渡互联结构后实现相位的反相，最终实现超宽带的巴伦特性。
所述基于过渡结构的超宽带巴伦，信号传导过程如下：电磁信号从输入端微带线进入巴伦，经过输入端微带线导带4和槽线2组成的第一过渡互联结构，在槽线2中得到两路等幅同相信号，分别经由槽线2的左右两边，传播至二端口输出端微带线导带1及三端口输出端微带线导带6分别与槽线2组成的第二互联过渡结构，由于两个旋转对称的第二互联过渡结构不同的电场分布特性，当两路信号通过上述两个第二互联过渡结构后实现相位的反相，最终实现超宽带的巴伦特性。
结合图1、2，介质基板7在图中为浅灰色阴影填充，输入端微带线4、二端口输出端微带线1和三端口输出端微带线6在图1中为深灰色阴影填充，位于介质基板7的正面。金属接地板5在图2中为深灰色线条表示，位于介质基板7的背面，槽线2蚀刻于金属接地板5上，关于输入端微带线导带4呈轴对称分布。
实施例1
本实施例中基于过渡结构的超宽带巴伦的结构尺寸如图3所示，介质基板7的尺寸为a×b＝34mm×10.5mm，高度h为0.508mm，介质基板7的相对介电常数为3.55，在介质基板7的正面所蚀刻的输入端微带线导带4的宽度W1＝1.17mm，长度L1＝3.4mm，二端口输出端微带线导带1和三端口输出端微带线导带6的宽度W2＝1.17mm，其末端距离槽线的长度L2＝7.35mm，距离输入端微带线导带4的距离都为L3＝6.03mm。圆形金属通孔的直径为0.6mm。介质基板7的底面贴有相同尺寸的金属接地板5，蚀刻在金属接地板5上的槽线2的宽度W3＝0.1mm，末端距离二端口微带线导带1和三端口微带线导带6的距离相等，都为L4＝7.7mm。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，可将介质基板7的相对介电常数设定为其他值，可将输入端微带线导带4、二端口输出端微带线导带1和三端口微带线导带6的尺寸设定为其他值，可将槽线2的尺寸设定为其他数值，这些改进也将视为本发明的保护范围。
在制造上，通过印制电路板制造工艺对电路基板正面电路及背面的电路加工形成所需的金属图案。本实例超宽带巴伦是在电磁仿真软件HFSS.13中建模仿真的。
结合图4，本实施例基于过渡结构的超宽带巴伦的回波损耗示意图。从图中可以看出，天线的S参数在3.6-10.7GHz的范围内是小于-10dB的，具有超宽带的特点。
结合图5，本实施例基于过渡结构的超宽带巴伦的两个平衡输出端口幅度差，从图中可以看出，该实例巴伦的两个平衡输出端口幅度差在0.4dB以内。
结合图6，本实施例基于过渡结构的超宽带巴伦的两个平衡输出端口相位差，从图中可以看出，该实例巴伦的两个平衡输出端口相位差在±5度以内。
综上所述，本发明基于新型互联结构的超宽带巴伦，利用两种不同类型的宽带互联结构实现了超宽带巴伦，该超宽带具有尺寸小、插入损耗低、两输出端口匹配特性优异等优点。
Claims (5)
1.一种基于过渡结构的超宽带巴伦，其特征在于：包括介质基板(7)上表面设置的输入端微带线导带(4)、二端口输出端微带线导带(1)、三端口输出端微带线导带(6)，介质基板(7)下表面设置的槽线(2)、金属接地板(5)，以及连接输入端微带线导带(4)和槽线(2)的圆形金属通孔(3)；
所述输入端微带线导带(4)与槽线(2)呈垂直立体交叉结构，圆形金属通孔(3)设置于该交叉点位置；二端口输出端微带线导带(1)和三端口输出端微带线导带(6)设置于输入端微带线导带(4)的两侧，二者均由介质基板(7)边缘开始向输入端微带线导带(4)延伸且末端折叠呈U型；二端口输出端微带线导带(1)和三端口输出端微带线导带(6)的折叠部分均与槽线(2)呈垂直立体交叉结构，且二端口输出端微带线导带(1)旋转180°后与三端口输出端微带线导带(6)关于输入端微带线导带(4)呈轴对称分布。
2.根据权利要求1所述的基于过渡结构的超宽带巴伦，其特征在于：所述槽线(2)蚀刻于金属接地板(5)上，槽线(2)关于输入端微带线导带(4)呈轴对称分布。
3.根据权利要求1所述的基于过渡结构的超宽带巴伦，其特征在于：所述圆形金属通孔(3)一端连接位于介质基板(7)上表面的输入端微带线导带(4)，另一端连接位于介质基板(7)下表面的槽线(2)，从而形成第一过渡互联结构。
4.根据权利要求1所述的基于过渡结构的超宽带巴伦，其特征在于：所述二端口输出端微带线导带(1)和三端口输出端微带线导带(6)末端折叠呈U型结构，U型结构两侧相互平行的两条边平行于槽线(2)、底部的边垂直于槽线(2)且与槽线(2)呈垂直立体交叉结构，从而形成第二过渡互联结构。
5.根据权利要求1所述的基于过渡结构的超宽带巴伦，其特征在于：所述介质基板(7)的相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510516028.5A CN106469843A (zh) | 2015-08-20 | 2015-08-20 | 一种基于过渡结构的超宽带巴伦 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510516028.5A CN106469843A (zh) | 2015-08-20 | 2015-08-20 | 一种基于过渡结构的超宽带巴伦 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106469843A true CN106469843A (zh) | 2017-03-01 |
Family
ID=58229092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510516028.5A Pending CN106469843A (zh) | 2015-08-20 | 2015-08-20 | 一种基于过渡结构的超宽带巴伦 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106469843A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108777345A (zh) * | 2017-06-07 | 2018-11-09 | 深圳市永盛微波技术有限公司 | 一种基于新型ltcc结构的超宽带巴伦 |
| CN113871830A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 富华科精密工业（深圳）有限公司 | 巴伦结构及具有巴伦结构的电子装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5095292A (en) * | 1990-08-24 | 1992-03-10 | Hughes Aircraft Company | Microstrip to ridge waveguide transition |
| CN103441318A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-12-11 | 南京理工大学 | 基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器 |
| CN103531874A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-22 | 南通大学 | 双通带巴伦滤波器 |
-
2015
- 2015-08-20 CN CN201510516028.5A patent/CN106469843A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5095292A (en) * | 1990-08-24 | 1992-03-10 | Hughes Aircraft Company | Microstrip to ridge waveguide transition |
| CN103441318A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-12-11 | 南京理工大学 | 基于微带线到共面带状线超宽带渐变地巴伦器 |
| CN103531874A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-22 | 南通大学 | 双通带巴伦滤波器 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| SHANMING LIN ET AL: "A new compact ultra-wideband balun for printed balanced antennas", 《JOURNAL OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND APPLICATIONS》 * |
| 林善明: "新型超宽带巴伦及其应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
| 蔡传涛等: "一种新型宽带多模巴伦带通滤波器的设计", 《2015年全国微波毫米波会议论文集》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108777345A (zh) * | 2017-06-07 | 2018-11-09 | 深圳市永盛微波技术有限公司 | 一种基于新型ltcc结构的超宽带巴伦 |
| CN113871830A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 富华科精密工业（深圳）有限公司 | 巴伦结构及具有巴伦结构的电子装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106469848B (zh) | 一种基于双谐振模式的宽带差分贴片天线 | |
| CN108336491A (zh) | 基于微带巴伦馈电的双频双极化叠层贴片天线及其设计方法 | |
| CN108493602A (zh) | 一种双极化双工天线及其构成的双频基站天线阵列 | |
| CN110444840B (zh) | 基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器 | |
| KR102046408B1 (ko) | 선택도 특성이 향상된 전력 분배기 | |
| CN105789802B (zh) | 一种基于新型互联结构的超宽带巴伦 | |
| CN104091992B (zh) | 一种采用基片集成同轴线技术的紧凑型双频枝节线耦合器 | |
| CN105990629A (zh) | 一种基于e型多模谐振器的宽带三模巴伦带通滤波器 | |
| CN104659450B (zh) | 一种基于十字型谐振器的宽带差分带通滤波器 | |
| CN208299028U (zh) | 一种双极化双工天线及其构成的双频基站天线阵列 | |
| CN1996662B (zh) | 基片集成波导馈电结构超宽带天线 | |
| CN103000977A (zh) | 一种宽带新型微带线三路功分器 | |
| CN108232397A (zh) | 一种小型化功分器 | |
| CN204391233U (zh) | 一种基于新型互联结构的超宽带巴伦 | |
| CN106469843A (zh) | 一种基于过渡结构的超宽带巴伦 | |
| CN107516753A (zh) | 一种基于基片集成波导非完整模的滤波器 | |
| CN203674352U (zh) | 一种基于十字型谐振器的宽带差分带通滤波器 | |
| CN109585993A (zh) | 功率处理电路及多路功率处理电路 | |
| CN105826640A (zh) | 一种基于多模谐振器的双模巴伦带通滤波器 | |
| CN104577353A (zh) | 一种x波段基片集成波导四元阵列天线 | |
| CN204885390U (zh) | 一种双层小型化低成本定向分支耦合器 | |
| CN104091993A (zh) | 一种采用基片集成同轴线技术的双频枝节线耦合器 | |
| CN103367850A (zh) | 一种巴伦及电子产品 | |
| CN113224494B (zh) | 基于微带-槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器 | |
| CN205564942U (zh) | 一种超宽带巴伦 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170301 |