CN107403985A

CN107403985A - 适用于瓦片式tr模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器

Info

Publication number: CN107403985A
Application number: CN201710549902.4A
Authority: CN
Inventors: 冯志强; 李�灿; 郑宗贵; 刘玉文; 饶颖; 王首臻; 盛兵; 罗烜
Original assignee: Beijing Tiandi Technology Co Ltd; Pla Rocket Equipment Research Institute
Current assignee: Beijing Tiandi Technology Co Ltd; Pla Rocket Equipment Research Institute
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: CN107403985B

Abstract

本发明实施例提供了一种适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器和一种微带线的信号传输方法，属于微波传输技术领域。其中，该方法包括：第一电流通过第一微带线的导体带的弧形T形结的两端分别输入至第一金丝和第二金丝；第二电流通过第一微带线的中央接地平板输入至第三金丝，以将第一电流和第二电流所形成的电磁场信号传输至第二微带线。由于第一金丝、第二金丝和第三金丝可以形成类同轴结构的传输线，从而当信号从第一微带线通过类同轴结构的传输线传输至第二微带线时，可以大大减小信号的衰减，提高了信号传输的效率。

Description

适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器

技术领域

本发明涉及微波传输技术领域，特别是涉及一种微带线的信号传输方法和一种适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器。

背景技术

瓦片式结构的TR(发送接收器，Transmitter and Receiver)模块作为无线收发系统中的核心部件，可以对天线接收的信号进行放大、移相和衰减，进而传输至无线收发系统的处理单元进行信号处理。比如，有源相控阵雷达可以通过天线接收信号，然后通过瓦片式TR模块对天线接收的信号进行放大、移相和衰减，进而可以通过有源相控阵雷达的处理单元对信号进行进一步处理，以实现有源相控阵雷达的信号分析和目标定位等功能。

瓦片式TR模块可以通过微带传输线，也即微带线进行信号传输。微带线由介质基片、介质基片上表层的导体带以及介质基片下表层的接地平板构成。各个部件之间传输信号时，各个部件的微带线需要进行垂直过渡或台阶过渡，以便于部件之间的信号传输。为了便于描述，将垂直过渡或台阶过渡一并简称为垂直过渡。在先技术中，参照图1，微带线垂直过渡的方法为：在两个微带线100和300的断层处的导体带上键合金丝200，从而信号通过金丝200以及两个微带线100和300之间的接地平板进行传输，且事先需要对微带线进行容抗大于感抗的元件参数配置，以使金丝产生的电感效应可以被电容效应抵消。

发明人在应用上述在先技术的过程中发现，该微带线垂直过渡结构会使信号出现谐振，从而导致频率与谐振频率相同的信号才可以继续传输，而频率与谐振频率不同的信号由于被反射而损失较多，则无法继续传输，因此缩减了微带线传输信号的带宽。另外，由于信号需要同时通过介质基片上表层的导体带以及介质基片下表层的接地平板进行传输，因此，当两个微带线的接地平板完全断开时，信号将无法进行传输。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种微带线的信号传输方法和一种适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器。

根据本发明的第一方面，提供了一种微带线的信号传输方法，应用于包括至少两个微带线的瓦片式TR模块，所述方法包括：

第一电流通过第一微带线的导体带的弧形T形结的两端分别输入至第一金丝和第二金丝；所述第一金丝两端分别连接所述第一微带线的导体带的弧形T形结两端中的一端，以及第二微带线的导体带的弧形T形结两端中的一端，所述第二金丝两端分别连接所述第一微带线的导体带的弧形T形结两端中的另一端，以及所述第二微带线的导体带的弧形T形结两端中的另一端；

第二电流通过所述第一微带线的中央接地平板输入至第三金丝，以将所述第一电流和所述第二电流所形成的电磁场信号传输至所述第二微带线；所述第一微带线的中央接地平板为所述第一微带线的底层接地平板延伸至所述第一微带线的导体带所在的平面的半圆形部分，且位于所述第一微带线的导体带的弧形T形结的中空圆弧内；所述第三金丝两端分别连接所述第一微带线的中央接地平板和所述第二微带线的中央接地平板。

可选地，所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝位于同一平面，且所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝平行设置。

可选地，所述第一微带线和所述第二微带线的中央接地平板的曲率半径为0.05毫米，所述第一微带线和所述第二微带线的导体带的弧形T形结的内曲率半径为0.11毫米，所述第一微带线和所述第二微带线的导体带的弧形T形结的外曲率半径为0.22毫米。

可选地，所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝的长度和形状相同。

根据本发明的第二方面，提供了一种适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器，所述微带线垂直过渡器包括：

第一微带线、第一金丝、第二金丝、第三金丝和第二微带线；

所述第一微带线的导体带的弧形T形结的两端中的一端连接所述第一金丝，所述第一微带线的导体带的弧形T形结的两端中的另一端连接所述第二金丝；所述第一微带线用于将第一电流通过所述第一微带线的导体带的弧形T形结的两端分别输入至所述第一金丝和所述第二金丝；

所述第一微带线的中央接地平板与所述第三金丝连接；所述第一微带线的中央接地平板为所述第一微带线的底层接地平板延伸至所述第一微带线的导体带所在的平面的半圆形部分，且位于所述第一微带线的导体带的弧形T形结的中空圆弧内；所述第一微带线用于将第二电流通过所述第一微带线的中央接地平板输入至所述第三金丝，以将所述第一电流和所述第二电流所形成的电磁场信号传输至所述第二微带线。

本发明实施例包括以下优点：通过将第一电流通过第一微带线的导体带的弧形T形结的两端分别输入至第一金丝和第二金丝，以及将第二电流通过第一微带线的与导体带位于同一平面的中央接地平板输入至第三金丝，由于第一金丝、第二金丝和第三金丝可以形成类同轴结构的传输线，从而当信号从第一微带线通过类同轴结构的传输线传输至第二微带线时，可以大大减小信号的衰减，提高了信号传输的效率，且由于第一微带线的底层接地平板与第二微带线的底层接地平板可以通过第三金丝连接，从而本发明实施例可以适用于两个微带线的底层接地平板完全断开的传输场景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种在先技术中微带线垂直过渡器的示意图；

图2A是本发明实施例提供的一种微带线垂直过渡器的结构图；

图2B是本发明实施例提供的一种微带线垂直过渡器的俯视图；

图2C是本发明实施例提供的一种微带线垂直过渡器的主视图；

图2D是本发明实施例提供的另一种微带线垂直过渡器的主视图；

图3是本发明实施例提供的一种微带线的信号传输方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在对本申请实施例进行详细说明之前，先对本申请实施例的应用场景进行介绍。瓦片式TR模块可以通过微带线进行信号传输，微带线由介质基片、介质基片上表层的导体带以及介质基片下表层的接地平板构成，其中，微带线的前一级元器件可以向微带线的导体带输入一个电流，同时向微带线的接地平板输入一个电流，从而可以将输入微带线导体带的电流和输入微带线接地平板的电流所形成的信号，以电磁场的方式继续传输至与微带线垂直过渡或台阶过渡的后一级微带线。

实施例一

参照图2A，示出了一种适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器，该微带线垂直过渡器具体可以包括：

第一微带线10、第一金丝20、第二金丝30、第三金丝40和第二微带线50。

第一微带线10的导体带的弧形T形结的两端中的一端连接第一金丝20，第一微带线10的导体带的弧形T形结的两端中的另一端连接第二金丝30；第一微带线10用于将第一电流通过第一微带线10的导体带的弧形T形结的两端分别输入至第一金丝20和第二金丝30。

第一微带线10的中央接地平板与第三金丝40连接；第一微带线10的中央接地平板为第一微带线10的底层接地平板延伸至第一微带线10的导体带所在的平面的半圆形部分，且位于第一微带线10的导体带的弧形T形结的中空圆弧内；第一微带线10用于将第二电流通过第一微带线10的中央接地平板输入至第三金丝40，以将第一电流和第二电流所形成的电磁场信号传输至第二微带线50。

图2B示出了本发明实施例的一种微带线垂直过渡器的俯视图，参照图2B可看出第一微带线10的导体带包括直线型部分和弧形T形结，同样，第二微带线50的导体带也包括直线型部分和弧形T形结，其中，黑点纹区域为第一微带线10的导体带和第二微带线50的导体带，斜条纹的实心半圆区域为第一微带线10的中央接地平板和第二微带线50的中央接地平板。第一微带线10的导体带的弧形T形结与第二微带线50的导体带的弧形T形结相对，且第一微带线10的导体带的弧形T形结两端可以通过第一金丝20和第二金丝30，与第二微带线50的导体带的弧形T形结两端相连，第一微带线10的中央接地平板可以通过第三金丝40与第二微带线50的中央接地平板相连，也即第一微带线10可以通过拉金丝工艺与第二微带线50连接。

图2C示出了本发明实施例的一种微带线垂直过渡器的主视图，参照图2C可看出第一微带线10的底层接地平板可以从第一微带线10的断层处引导至与第一微带线10的导体带位于同一平面，从而第一微带线10的中央接地平板可以通过第三金丝40与第二微带线50的中央接地平板相连，也即是在信号由第一微带线传输至第二微带线时，无需要求第一微带线的底层接地平板与第二微带线的底层接地平板相连，从而在第一微带线与第二微带线的接地平板不连续时也能够实现信号的传输。

需要说明的是，第一金丝、第二金丝和第三金丝可以为单根金丝，当然在实际应用中，也可以为多根金丝组成的金丝簇，本发明实施例对第一金丝、第二金丝和第三金丝内包含的金丝数量不作具体限定。

实施例二

参照图3，示出了一种微带线的信号传输方法的流程图，该方法应用于包括至少两个微带线的瓦片式TR模块，该方法具体可以包括如下步骤：

步骤301：第一电流通过第一微带线的导体带的弧形T形结的两端分别输入至第一金丝和第二金丝；第一金丝两端分别连接第一微带线的导体带的弧形T形结两端中的一端，以及第二微带线的导体带的弧形T形结两端中的一端，第二金丝两端分别连接第一微带线的导体带的弧形T形结两端中的另一端，以及第二微带线的导体带的弧形T形结两端中的另一端。

步骤302：第二电流通过第一微带线的中央接地平板输入至第三金丝，以将第一电流和第二电流所形成的电磁场信号传输至第二微带线；第一微带线的中央接地平板为第一微带线的底层接地平板延伸至第一微带线的导体带所在的平面的半圆形部分，且位于第一微带线的导体带的弧形T形结的中空圆弧内；第三金丝两端分别连接第一微带线的中央接地平板和第二微带线的中央接地平板。

在本发明实施例中，可以通过陶瓷薄膜工艺或PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)工艺将第一微带线断层处的导体带加工为弧形T形结，如图2B中的黑点纹区域所示，从而第一微带线可以将第一电流通过第一微带线的导体带的弧形T形结的两端分别输入至第一金丝和第二金丝。

需要说明的是，第一电流为第一微带线的前一级元器件输入至第一微带线的导体带的电流，第一电流通过第一微带线的导体带的弧形T形结，可以分为两个分路电流，从而可以将第一微带线传输的信号分为两路幅度相等，相位相同的分路信号。第二电流为第一微带线的前一级元器件输入至第一微带线的底层接地平板的电流。第一微带线的前一级元器件可以同样为微带线，当然，也可以为其他形成或传输信号的元器件。

在本发明实施例中，第一微带线的中央接地平板可以为如图2B中所示的斜条纹的实心半圆区域，可以通过侧面图形化或者金属化过孔等工艺将第一微带线的底层接地平板延伸出第一微带线的断层，并将延伸出的前端半圆形部分作为中央接地平板，从而可以将第一微带线的底层接地平板的第二电流引导至与第一微带线的导体带的第一电流相同的平面。

另外，第一金丝20、第二金丝30和第三金丝40可以位于同一平面，且第一金丝20、第二金丝30和第三金丝40可以平行设置，从而可以形成一个类同轴结构，第一金丝20和第二金丝30可以作为类同轴结构的外导体，第三金丝40可以作为类同轴结构的内导体。当第一金丝20和第二金丝30中分别通过被弧形T形结分出的两个分路电流时，这两个分路电流可以作为类同轴结构的外导体负极电流，同时，第三金丝40中通过第二电流，第二电流可以作为类同轴结构的内导体正极电流，由于第一微带线的导体带的弧形T形结与第一微带线的中央接地平板位于位于同一平面，且两者中分别通过负极电流和正极电流，从而弧形T形结的信号与中央接地平板的信号相位相反，因此，第一微带线的弧形T形结和中央接地平板可以构成同轴结构的传输模式。由于同轴结构具有均匀稳定的电磁场分布参数，不易造成信号回波反射，当第一微带线、第一金丝、第二金丝和第三金丝构成的类同轴传输线和第二微带线的特性阻抗严格相同时，待传输的信号将在任何频率都不存在反射，从而使信号在垂直过渡时能够始终以行波的方式传输，从而可以大大减小信号的衰减，提高了信号传输的效率。

在实际应用中，可以通过调节弧形T形结的内曲率半径与中央接地平板的半圆半径的比例来匹配第一微带线和第二微带线的特性阻抗，从而使信号依次通过第一微带线、第一金丝、第二金丝和第三金丝构成的类同轴传输线和第二微带线时，减小信号的回波反射。比如，如图2D所示，第一微带线和第二微带线的中央接地平板的曲率半径R₁可以为0.05毫米，第一微带线和第二微带线的导体带的弧形T形结的内曲率半径R2可以为0.11毫米，第一微带线和第二微带线的导体带的弧形T形结的外曲率半径R₃可以为0.22毫米，从而信号在第一微带线中以准TEM(Transverse Electric and Magnetic field，电场和磁场都在垂直于传播方向所在平面的电磁波)模式传输，在第一金丝、第二金丝和第三金丝构成的类同轴传输线中以TEM模式传输，在第二微带线中再次以准TEM模式传输，也即是信号在第二微带线中的传输过程为该信号在第一微带线中的传输过程的反过程。

需要说明的是，由于制造技术的原因，第一微带线、第一金丝、第二金丝和第三金丝构成的类同轴传输线和第二微带线的特性阻抗不可能完全相同，因此，可传输信号的频率带宽不可能无限大，经过实测，本发明实施例提供的微带线垂直过渡器可以以较低的反射率和较高的效率，实现信号频率带宽为0～40GHz范围内的信号的传输。

再者，第一金丝、第二金丝和第三金丝的长度和形状可以完全相同，从而可以保证第一金丝、第二金丝和第三金丝所构成的类同轴结构能够更加接近同轴传输结构，以使类同轴结构具有更好的减小信号回波反射，以及减小信号衰减的特性。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种微带线的信号传输方法和一种适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种微带线的信号传输方法，其特征在于，应用于包括至少两个微带线的瓦片式TR模块，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝位于同一平面，且所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝平行设置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一微带线和所述第二微带线的中央接地平板的曲率半径为0.05毫米，所述第一微带线和所述第二微带线的导体带的弧形T形结的内曲率半径为0.11毫米，所述第一微带线和所述第二微带线的导体带的弧形T形结的外曲率半径为0.22毫米。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝的长度和形状相同。

5.一种适用于瓦片式TR模块的高集成超宽带微带线垂直过渡器，其特征在于，所述微带线垂直过渡器包括：

6.根据权利要求5所述的微带线垂直过渡器，其特征在于，所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝位于同一平面，且所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝平行设置。

7.根据权利要求5所述的微带线垂直过渡器，其特征在于，所述第一微带线和所述第二微带线的中央接地平板的曲率半径为0.05毫米，所述第一微带线和所述第二微带线的导体带的弧形T形结的内曲率半径为0.11毫米，所述第一微带线和所述第二微带线的导体带的弧形T形结的外曲率半径为0.22毫米。

8.根据权利要求5所述的微带线垂直过渡器，其特征在于，所述第一金丝、所述第二金丝和所述第三金丝的长度和形状相同。