CN106960997A - 封闭金属腔毫米波微带传输线 - Google Patents

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张剑
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Abstract

本发明公开的一种封闭金属腔毫米波微带传输线，旨在提供一种屏蔽效果好，线间互藕小,且易于与芯片等器件集成的毫米波传输线结构。本发明通过下述技术方案予以实现：厚度和宽度远小于介质基板(2)的金属导体带(1)位于介质基板(2)上方，放置于金属槽框(3)之上，并与金属槽框(3)形成紧密可靠的连接，金属导体带(1)作为信号线，金属槽框(3)作为地，一起与介质基板(2)构成完整的微带传输线结构，紧贴与金属槽框(3)的框底，通过金属盖板(4)盖封形成一个整体屏蔽传输线结构。本发明引入有源芯片甚至功率芯片时，能有效抑制自激等异常现象的发生。

Description

封闭金属腔毫米波微带传输线
技术领域
本发明属于毫米波技术领域，涉及一种基于封闭金属槽框的微带传输线，该微带传输线适于用来构成毫米波器件，如功分器，和差器等。
背景技术
对于毫米波电路工程师来说，功率分配器、和差器及混频器等是常常需要设计的基本器件。为了实现这些毫米波器件，相应的传输线系统是必不可少的。传统的毫米波传输线形式有同轴线、波导、微带线等形式。对于同轴线来说，其布线相对灵活，线间互藕效应小，但是其重量体积都相对较大，尤其是如果用同轴线来构建毫米波器件，其损耗较大。同时，如果需要构建毫米波有源电路，同轴线使用起来时极为不方便的；对于波导来说，其结构强度好，耐受功率较大，隔离度好，但是其重量、体积都较大，这对毫米波电路这种高集成度要求的电路来说通常也是不能接受的。同时，如果要制作毫米波有源集成电路，传输线需要和有源芯片等器件进行良好的连接，这点是使用波导很难做到的。而微带传输线具有平面化的特点，这使得其可以很容易的实现与芯片等器件的连接，譬如使用金丝连接的工艺。但是，微带传输线是一种半开放的结构，当传输线间距较近的时候，线间的互藕是一个不容忽视的问题。而有源芯片，例如一些功率芯片如果使用在这种半开放的传输线结构上时，也容易出现一些较为严重的问题，例如自激效应。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术的不足之处，提供一种屏蔽效果好，线间互藕小,且易于与芯片等器件集成的毫米波传输线结构。同时，这种传输线结构的重量及体积也是相对较小的。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种封闭金属腔毫米波微带传输线，包括金属导体带1、介质基板2、金属槽框3及金属盖板4。其特征在于：厚度和宽度远小于介质基板2的金属导体带1位于介质基板2上方，放置于金属槽框3之上，并与金属槽框3形成紧密可靠的连接，金属导体带1作为信号线，金属槽框3作为地，一起与介质基板2构成完整的微带传输线结构，紧贴与金属槽框3的框底，通过金属盖板4盖封形成一个整体屏蔽传输线结构。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
由于封闭金属槽框3及金属盖板4的引入，使得整个传输线成为一个完全屏蔽的结构，这使得这种传输线的线间互藕效应小，隔离度高，最终使得我们在设计毫米波集成电路的时候灵活而且独立。
本发明是基于微带线构建的，继承了微带线的优点，容易和很多平面化的器件，通过金丝键合等工艺集成在一起，构成各种具有特定功能的毫米波器件，同时又由于其是一种屏蔽结构，当引入有源芯片甚至功率芯片时，也能有效抑制自激等异常现象的发生。
由于封闭金属槽框3的存在，将微带传输线的横向场进行了截断，限制了这种传输线结构的横向尺寸，使得这种传输线及用这种传输线搭建出来的毫米波集成电路结构紧凑，体积较小。同时，封闭金属槽框3往往可以利用整机本身的金属结构件挖槽形成，不需要单独制作金属结构件，这样对于整机来说，也相当于减小了重量，压缩了体积。
相对于传统的微带线，金属槽框3及金属盖板4将印制板保护在其内部，使得这种传输线结构具有良好的结构强度及环境适应性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明封闭金属腔毫米波微带传输线的侧视图。
图2是图1沿着传输线的能量传输方向的剖面视图。
图中：1金属导体带，2介质基板，3金属槽框，4金属盖板。
具体实施方式
参阅图1、图2。图1描述了本发明封闭金属腔毫米波微带传输线的一个最佳实施实例。该基于封闭金属槽框的毫米波微带传输线，包括金属导体带1、介质基板2、金属槽框3及金属盖板4，其中。金属导体带1位于介质基板2上方，金属导体带1的厚度比介质基板2的厚度小得多，其宽度通常也比介质基板2的宽度要小。金属导体带1与介质基板2又作为一个整体，放置于金属槽框3之上，并与金属槽框3形成紧密可靠的连接。在这种情况下，金属导体带1作为信号线，金属槽框3作为地，它们一起与介质基板2构成完整的微带传输线结构。除此之外，在金属槽框3的上方，紧贴与金属槽框3的地方，安装有一块金属盖板4，形成一个整体屏蔽传输线结构。
金属导体带1及介质基板2作为一个整体，可以利用PCB印制板工艺，通过印制板覆铜层蚀刻、印制板铣外形等等步骤得到。通常来说，金属导体带1的厚度比介质基板2的厚度小得多，金属导体带1也要比介质基板2窄。得到金属导体带1及介质基板2这个整体后，需要将其与金属槽框3底面进行可靠紧密的连接。在这里，一般可以采用两种工艺方法：其一是在印制板覆铜层蚀刻过程中，将本来覆盖在介质基板2底部的覆铜层全部蚀刻掉，然后采用高频半固化粘接片，通过压接工艺将上述的整体压接到金属槽框底面上；另外一种方法是在印制板覆铜层蚀刻过程中，保留介质基板2底部的覆铜层，进而使用焊接工艺将上述的整体焊接到金属槽框3的底面上。若使用第一种方式，相当于利用金属槽框3本身来作为微带传输线的地，与金属导体带1及介质基板2一起构成完整的微带传输线。而使用第二种方式，金属导体带1、介质基板2及介质基板2背后的覆铜层三者就已经构成了完整的微带线结构，只是通过焊接的方式将这个微带线结构安装到金属槽框3。
由图2可以看到，金属槽框3的宽度也是略宽于介质基板2的，这么做的目的是为了方便将金属导体带1及介质基板2装配到金属槽框3底部的过程。同时，若使用上文所述的第二种安装方式，在焊接的过程中，为了降低焊接空洞率，就需要通过左右错动的方式将空气排出，这也需要金属槽框3略宽于介质基板2。
图1及图2中所示的金属槽框3一般可以利用整机的结构开槽形成，而图中的结构只是个示意，并不一定是单独的金属件。
最后，金属盖板4可以通过螺装或者激光缝焊等方式装配在金属槽框上，形成一个类似于矩形波导的封闭的金属腔，以达到减小互藕的目的。
总之本发明提出了一种基于封闭金属腔的毫米波微带传输线，具有线间互藕小、隔离度高、易于集成等电气性能，同时也具备较高的结构强度，能够较好的适用于机载、弹载等苛刻的环境。
以上是向熟悉本发明领域的工程技术人员提供的对本发明及其实施方案的描述，这些描述应被视为是说明性的，而非限定性的。工程技术人员可据此发明权利要求书中的思想做具体的操作实施，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。上述这些都应被视为本发明的涉及范围。

Claims (6)

1.一种封闭金属腔毫米波微带传输线，包括金属导体带(1)、介质基板(2)、金属槽框(3)及金属盖板(4)，其特征在于：厚度和宽度远小于介质基板(2)的金属导体带(1)位于介质基板(2)上方，放置于金属槽框(3)之上，并与金属槽框(3)形成紧密可靠的连接，金属导体带(1)作为信号线，金属槽框(3)作为地，一起与介质基板(2)构成完整的微带传输线结构，紧贴与金属槽框(3)的框底，通过金属盖板(4)盖封形成一个整体屏蔽传输线结构。
2.如权利要求1所述的封闭金属腔毫米波微带传输线，其特征在于：金属槽框(3)用整机的结构开槽形成。
3.如权利要求1所述的封闭金属腔毫米波微带传输线，其特征在于：利用金属槽框(3)本身来作为微带传输线的地，与金属导体带(1)及介质基板(2)一起构成完整的微带传输线。
4.如权利要求1所述的封闭金属腔毫米波微带传输线，其特征在于：金属盖板(4)固联在金属槽框上，形成一个类似于矩形波导的封闭的金属腔。
5.如权利要求1所述的封闭金属腔毫米波微带传输线，其特征在于：金属盖板(4)通过螺装或者激光缝焊装配在金属槽框上，形成一个类似于矩形波导的封闭的金属腔。
6.如权利要求1所述的封闭金属腔毫米波微带传输线，其特征在于：金属导体带(1)、介质基板(2)及介质基板(2)背部覆铜层构成微带线结构，通过焊接方式将这个微带线结构安装到金属槽框(3)。
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