CN108461880A - 一种新型复合传输线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型复合传输线，包括：介质板、至少一段共面波导传输线、至少一段微带传输线和至少一个过孔；所述微带传输线位于所述介质板的正面；所述共面波导传输线位于所述介质板的背面；所述微带传输线通过所述过孔与所述共面波导传输线串联成一条传输线。本发明提供的新型复合传输线，将微带传输线和共面波导传输线结合，微带传输线通过过孔与共面波导传输线串联成一条传输线，结构简单，电路板层数较少，抗干扰能力强，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及无源电子器件技术领域，尤其涉及一种新型复合传输线。
背景技术
随着人们对微波系统和设备小型化的要求日益增长，射频器件的小型化越来越受到关注。构成射频器件主要结构的传输线的小型化程度是决定射频器件尺寸的关键因素。传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式传输系统的总称，传输线大致能分为双导体传输线，均匀填充介质的金属波导管和介质传输线三类。其中双导体传输线主要包括平行双线、同轴线、带状线、微带传输线和共面波导传输线。微带传输线和共面波导传输线以其自身的优异特性，在微波系统中得到了广泛应用。
现有技术中最常用的传输线主要为微带传输线和共面波导传输线。微带传输线是伴随着人们对微波系统和设备小型化的要求日益增长发展起来的一类微波传输线。它具有体积小、重量轻、频带宽以及可以集成化等优点，被广泛应用于微波小型化系统中。在介质板的一面布置传输线，在传输线的同面内的特定距离布置大的金属地板，这种传输线位于开槽的金属地板的槽内部的传输线结构为共面波导传输线。现有技术中为了实现微波系统和设备的小型化，通常通过增加电路板的层数来实现传输线的小型化，进而实现微波系统和设备的小型化。
然而，在集成电路的设计中，电路板的成本随着电路板层数的增多呈现指数式增长，并且，电路板层数过多会导致电路结构过于复杂、集成度不高、容易受到环境干扰等诸多问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型复合传输线，解决了现有技术中小型化传输线层数多、结构复杂的技术问题。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种新型复合传输线，包括：
介质板、至少一段共面波导传输线、至少一段微带传输线和至少一个过孔；
所述微带传输线位于所述介质板的正面；
所述共面波导传输线位于所述介质板的背面；
所述微带传输线通过所述过孔与所述共面波导传输线串联成一条传输线。
进一步地，所述共面波导传输线包括中心导体带和接地金属板，所述接地金属板位于所述中心导体带的两侧。
进一步地，所述微带传输线通过所述过孔与所述共面波导传输线的中心导体带串联成一条传输线。
进一步地，所述共面波导传输线的形状为Z形、L形、S形、W形或者螺旋形。
进一步地，所述微带传输线的形状为Z形、L形、S形、W形或者螺旋形。
进一步地，通过改变所述共面波导传输线的中心导体带的宽度调节新型复合传输线的阻抗。
进一步地，通过改变所述共面波导传输线的缝隙宽度调节新型复合传输线的阻抗。
进一步地，通过改变所述微带传输线的宽度调节新型复合传输线的阻抗。
本发明提供的新型复合传输线，将微带传输线和共面波导传输线结合，微带传输线通过过孔与共面波导传输线串联成一条传输线，结构简单，电路板层数较少，抗干扰能力强，成本低，体积小。
附图说明
图1为依照本发明实施例的新型复合传输线的结构示意图；
图2为依照本发明另一实施例的新型复合传输线的结构示意图；
图3为依照本发明实施例的单向长度L0对新型复合传输线阻抗特性的影响示意图；
图4为依照本发明实施例的微带传输线宽度w1对新型复合传输线阻抗特性的影响示意图；
图5为依照本发明实施例的共面波导传输线缝隙宽度g对新型复合传输线阻抗特性的影响示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为依照本发明实施例的新型复合传输线的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种本发明提供一种新型复合传输线，包括：
介质板1、至少一段共面波导传输线(2和5)、至少一段微带传输线3 和至少一个过孔4；
所述微带传输线3位于所述介质板1的正面；
所述共面波导传输线位于所述介质板1的背面；
所述微带传输线3通过所述过孔4与所述共面波导传输线串联成一条传输线。
具体的，本发明实施例提供一种新型复合传输线。将非共面微带传输线 (简称，微带传输线)结构中的接地金属板中布置共面微带传输线(共面波导传输线)的中心导体带，设计出新型复合传输线。共面波导传输线作为非共面波导传输线的“接地金属板”，在实现传输高频信号的同时，抑制非共面传输线的电磁辐射。最终实现两种传输线都可以传输电磁信号的目的。并实现传输线的小型化设计。
新型复合传输线包括介质板1、至少一段共面波导传输线、至少一段微带传输线3和至少一个过孔4；微带传输线3位于介质板1的正面；共面波导传输线位于介质板1的背面；微带传输线3通过过孔4与共面波导传输线串联成一条传输线。
需要说明的是，图1中示出的新型复合传输线，仅包含一段共面波导传输线、一段微带传输线3和一个过孔4，微带传输线3的一端通过过孔4与共面波导传输线连接。工作时，电流从微带传输线3的一端输入，经过微带传输线3，然后，通过过孔4，经过共面波导传输线，从共面波导传输线的一端输出。或者，电流从共面波导传输线的一端输入，经过共面波导传输线，然后，通过过孔4，经过微带传输线，从微带传输线的一端输出。这样就实现了双向传输的目的。能够实现在特性物理空间放置更长传输线的目的，并最终实现小型化。
本发明实施例提供的新型复合传输线，将微带传输线和共面波导传输线结合，微带传输线通过过孔与共面波导传输线串联成一条传输线，结构简单，电路板层数较少，抗干扰能力强，成本低，体积小。
在以上实施例的基础上，进一步地，每段共面波导传输线包括中心导体带2和接地金属板5，所述接地金属板5位于所述中心导体带2的两侧。
具体的，每段共面波导传输线包括中心导体带2和接地金属板5，接地金属板5位于紧邻中心导体带2的两侧。共面波导传输线的中心导体带2的宽度和缝隙6是共面波导传输线的两个重要参数，实际应用中，可根据实际需要设计两个参数的具体值。
本发明实施例提供的新型复合传输线，将微带传输线和共面波导传输线结合，微带传输线通过过孔与共面波导传输线串联成一条传输线，结构简单，电路板层数较少，抗干扰能力强，成本低，体积小。并且可根据共面波导传输线的相关参数调节新型复合传输线的性能。
在以上实施例的基础上，进一步地，所述微带传输线3通过所述过孔4 与所述共面波导传输线的中心导体带2串联成一条传输线。
具体的，共面波导传输线包括中心导体带2和接地金属板5，接地金属板5位于紧邻中心导体带2的两侧。中心导体带2用于传输电信号，接地金属板5用于接地线。微带传输线3通过过孔4与共面波导传输线的中心导体带2串联成一条传输线。
本发明实施例提供的新型复合传输线，将微带传输线和共面波导传输线结合，微带传输线通过过孔与共面波导传输线串联成一条传输线，结构简单，电路板层数较少，抗干扰能力强，成本低，体积小。
在以上实施例的基础上，进一步地，所述共面波导传输线2的形状为Z 形、L形、S形、W形或者螺旋形。
进一步地，每段微带传输线3的形状为Z形、L形、S形、W形或者螺旋形。
具体的，图2为依照本发明另一实施例的新型复合传输线的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的新型复合传输线包含两端段共面波导传输线、两段微带传输线3和三个过孔4，微带传输线3通过过孔4与共面波导传输线串联成一条传输线，即，第一段微带传输线的第一端为新型复合传输线的输入/输出端，第一段微带传输线的第二端通过第一过孔与第一段共面波导传输线的第一端连接，第一段共面波导传输线的第二端通过第二过孔与第二段微带传输线的第一端连接，第二段微带传输线的第二端通过第三过孔与第二段共面波导传输线的第一端连接，第二段共面波导传输线的第二端为所述新型复合传输线的输出/输入端。
在本实施例中，两段微带传输线3都设计成Z形，一段共面波导传输线设计成Z形，另一段共面波导传输线的形状是由Z形和L形拼接成的折线形。通过这样的设计，可以大大减小新型复合传输线的体积。
需要说明的是，图2中示出的新型复合传输线，两段微带传输线3都设计成Z形，一段共面波导传输线设计成Z形，另一段共面波导传输线的形状是由Z形和L形拼接成的折线形。实际应用中，为了减小新型复合传输线的体积，微带传输线和共面波导传输线的形状不限于此，还可以设计成S形、 W形或者螺旋形，或者上述各种形状的组合。
进一步地，通过改变所述共面波导传输线的中心导体带的宽度调节新型复合传输线的阻抗。
进一步地，通过改变所述共面波导传输线的缝隙宽度调节新型复合传输线的阻抗。
进一步地，通过改变微带传输线的宽度调节新型复合传输线的阻抗。
具体的，为了便于调节新型复合传输线的性能和稳定性，每段共面波导传输线的中心导体带2的宽度相同，每段共面波导传输线的缝隙6宽度相同。每段微带传输线3的宽度相同。
本发明实施例提供的新型复合传输线的阻抗特性主要受单向长度L0、微带传输线宽度w1以及共面波导传输线缝隙宽度g等参数的影响。使用人员在设计过程中在调整所需阻抗的时候，通过改变单向长度L0、微带传输线宽度w1以及共面波导传输线缝隙宽度g等参数可以精准调整该新型复合传输线的实部以及虚部阻抗。
图3为依照本发明实施例的单向长度L0对新型复合传输线阻抗特性的影响示意图；如图3所示，横坐标表示中Frequency表示频率，单位是 GHz，纵坐标中的Z表示新型复合传输线阻抗的实部(RE)值和虚部 (IM)值。与现有技术中的微带以及共面波导传输线不同，该新型复合传输线阻抗随着频率的变化也会产生显著改变。在相移小于-90°时，随着频率的增加，传输线阻抗实部以及感性逐渐增加，相移大于-90°时随着频率的增加，传输线阻抗实部减小、容性增强。但对于不同的单向长度L0，该新型复合传输线实部以及虚部改变的幅值不会产生较大变化。值得注意，传输线虚部阻抗为零时，实部阻值接近或达到最大值，此时相移在0.83λ/2。这是由于微带线、共面波导传输线以及二者偶合交替起主导作用产生的共同影响。
图4为依照本发明实施例的微带传输线宽度w1对新型复合传输线阻抗特性的影响示意图，如图4所示，作为新型复合传输线结构中的重要组成部分，微带线线宽w1是影响该新型复合传输线阻抗特性的重要参数。由于微带线线宽w1变化对传输相位的影响基本可以忽略，图4只展示了不同微带线线宽w1时该新型复合传输线阻抗的随频率的变化曲线。
图5为依照本发明实施例的共面波导传输线缝隙宽度g对新型复合传输线阻抗特性的影响示意图，如图5所示，作为新型复合传输线结构中的重要组成部分，共面波导传输线缝隙宽度g是影响该新型复合传输线阻抗特性的重要参数。由于共面波导传输线缝隙宽度g变化对传输相位的影响基本可以忽略，图5只展示了不同共面波导传输线缝隙宽度g时该新型复合传输线阻抗的随频率的变化曲线。
由图4和图5可知，微带线线宽w1变宽以及共面波导传输线缝隙宽度 g变大，该新型复合传输线阻抗实部都会增加，对于该新型复合传输线阻抗虚部，随着微带线线宽w1变窄或者共面波导传输线缝隙g变小，新型复合传输线阻抗虚部由感性逐渐变为容性。这是因为微带线线宽w1或者共面波导传输线缝隙g变小都会引入更强的容性耦合，使整体等效链路中的容性变大。
优选的，本发明实施例的一种小型化新型复合传输线的介质板选取厚度为0.5mm，相对介电常数4.4，损耗角正切为0.02的FR-4；微带传输线采用 0.02mm厚度的铜皮；阻抗设计为70.7Ω+j*0Ω；金属导电过孔直径为 0.3mm；相邻四个过孔呈矩形排列，矩形的宽度为d，d＝1mm，矩形的长度为l，l＝3.5mm。微带传输线的宽度为w1，w1＝0.5mm，共面波导传输线中心导体带的宽度为w2，w2＝0.3mm，共面波导传输线缝隙宽度为g， g＝0.1mm。
在传输相移特性相同的条件下，采用上述优选方案中的新型复合传输线的尺寸为3.5mm*9.45mm，而采用现有技术中的微带传输线的长度为 42mm，采用现有技术中的共面波导传输线的长度为46mm。因此，采用本发明实施例提供的新型复合传输线可以大大缩小传输线的体积。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种新型复合传输线，其特征在于，包括：
介质板、至少一段共面波导传输线、至少一段微带传输线和至少一个过孔；
所述微带传输线位于所述介质板的正面；
所述共面波导传输线位于所述介质板的背面；
所述微带传输线通过所述过孔与所述共面波导传输线串联成一条传输线。
2.根据权利要求1所述的新型复合传输线，其特征在于，所述共面波导传输线包括中心导体带和接地金属板，所述接地金属板位于所述中心导体带的两侧。
3.根据权利要求2所述的新型复合传输线，其特征在于，所述微带传输线通过所述过孔与所述共面波导传输线的中心导体带串联成一条传输线。
4.根据权利要求1所述的新型复合传输线，其特征在于，所述共面波导传输线的形状为Z形、L形、S形、W形或者螺旋形。
5.根据权利要求1所述的新型复合传输线，其特征在于，所述微带传输线的形状为Z形、L形、S形、W形或者螺旋形。
6.根据权利要求1所述的新型复合传输线，其特征在于，通过改变所述共面波导传输线的中心导体带的宽度调节新型复合传输线的阻抗。
7.根据权利要求1所述的新型复合传输线，其特征在于，通过改变所述共面波导传输线的缝隙宽度调节新型复合传输线的阻抗。
8.根据权利要求1所述的新型复合传输线，其特征在于，通过改变所述微带传输线的宽度调节新型复合传输线的阻抗。
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