CN108767402A - 一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板 - Google Patents

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付才华
邓力
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    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports

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Abstract

本发明公开一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，包括介质基板，同设于介质基板一面的微带探针、过渡匹配段、第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线，以及设于介质基板另一面的第三金属层；微带探针的一端与过渡匹配段的一端连接，过渡匹配段的另一端与第一微带传输线的一端连接，第一微带传输线的另一端分别与第二微带传输线和第三微带传输线的一端连接；第三金属层作为微带传输线参考地并且位置对应过渡匹配段、第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线。本发明的微带探针印制板形式简单、尺寸小、覆盖频段宽，与微带探针一体加工成型，可适用于各类波导功分/合成网络。

Description

一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板
技术领域
本发明属于无线通信领域，具体涉及一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板。
背景技术
在现代移动通信技术中，大功率固态功放是重要的组成部分。单个固态放大器的输出功率有限，为获得更大的输出功率，需要进行功率合成。目前效率高、易集成的大功率合成技术是准空间功率合成技术，主要在波导内进行功率合成。但波导是空间结构，放大器的安装和使用均为平面电路，因此平面电路和空间结构之间需要一种转换过渡。传统的同轴探针过渡形式，对加工和装配要求非常高，同时同轴探针和微带电路之间还需要过渡转换，增加了损耗，降低了转换效率。
微带探针可以直接与后级微带电路连接，便于集成，因此波导-微带探针的过渡形式是目前波导功率合成技术中主要的过渡形式。常用的波导-微带探针都是从波导直接过渡匹配至50欧传输线再与放大器级联，因此一个微带探针一般只能和一个放大器级联。若要实现多路合成，通常微带探针后再级联一个功分器功分为两路后再与两个放大器级联，或者直接多模块合成，存在体积和重量大、生产成本高等缺点。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板。
本发明所采用的技术方案为：
一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，包括介质基板，同设于介质基板一面的微带探针、过渡匹配段、第一微带传输线、第二微带传输线、第三微带传输线，以及设于介质基板另一面的第三金属层；
所述微带探针的一端与过渡匹配段的一端连接，过渡匹配段的另一端与第一微带传输线的一端连接，第一微带传输线的另一端分别与第二微带传输线和第三微带传输线的一端连接，第一微带传输线和第二微带传输线的另一端向介质基板边沿延伸；
所述第三金属层作为微带传输线参考地并且位置对应过渡匹配段、第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线。
第二微带传输线和第三微带传输线可以作为输入口，也可以作为输出口。
微带探针的形状根据不同类型的波导进行调整。过渡匹配段为一段整体或两段以及多段的匹配枝节，以保证波导、微带探针和第一微带传输线之间实现良好匹配，根据不同类型的波导，只需要优化调整微带探针和过渡匹配段。
本发明的工作原理：信号进入波导，通过微带探针耦合到本微带探针印制板，再通过过渡匹配段、第一微带传输线功分至两路第二微带传输线和第三微带传输线。
本发明的微带探针印制板形式简单、尺寸小、覆盖频段宽，与微带探针一体加工成型，可适用于各类波导功分/合成网络。
具体地，所述第二微带传输线和第三微带传输线与第一微带传输线连接的背向侧且对应第一微带传输线的位置设置第一切角。
第一微带传输线与第二微带传输线和第三微带传输线通过第一切角实现超宽带匹配。
进一步地，所述第二微带传输线和第三微带传输线与第一微带传输线连接的正向侧分别设置第二切角和第三切角。
设置切角的目的是保证第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线的宽度。
作为优选地，所述微带探针、过渡匹配段、第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线一次成型。
作为优选，所述第一微带传输线的阻抗为20欧姆-30欧姆，第二微带传输线和第三微带传输线的阻抗为50欧姆。
所述第二微带传输线和第三微带传输线均包括一端与第一微带传输线连接且另一端向相反方向延伸的第一段，以及与第一段的另一端连接的第二段，介质基板与第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线的形状对应并且对应位置的宽度大于第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线。
采用此种结构是为了缩小体积，使本微带探针印制板与放大器排布位置所占缩小。
所述第一段与第一微带传输线垂直，第二段与第一微带传输线平行，第二微带传输线和第三微带传输线共同组成一个U形结构且U形结构的开口方向背向第一微带传输线。U形结构的槽内用于放置放大器，U形结构的宽度视放大器放置间距而定。
采用此种结构是为了使体积最小化，使本微带探针印制板与放大器排布位置所占面积最小化。
进一步地，所述第一段与第二段的连接处设有倒角。倒角的作用的是使驻波达到最优。
作为优选，所述介质基板为微波基板，采用软基材或硬基材制成。软基材为RO5880，硬基材为RO4350，介质基板的厚度、介质常数决定了第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线的宽度。
当介质基板采用软基材时，介质基板的正面和反面还分别设有第一金属层和第二金属层，第一金属层设于微带探针与过渡匹配段连接端的另一端且不与微带探针接触，第二金属层和第一金属层以介质基板为中心对称设置。
第一金属层和第二金属层主要起到辅助安装的作用。
第二金属层与第三金属层的距离视不同类型的波导而定，且与波导窄边的长度相等。
本发明的有益效果为：
本发明的微带探针印制板可适用于波导-微带单探针，波导-微带双探针和波导-微带三探针等具有多个微带探针的功分/合成网路中。
本发明的微带探针印制板形式简单、尺寸小、覆盖频段宽，与微带探针一体加工成型，可适用于各类波导功分/合成网络。
附图说明
图1是本发明-实施例的正面结构示意图。
图2是本发明-实施例的背面结构示意图。
图3是本发明-实施例的仿真结果示意图。
图中：1-微带探针；2-过渡匹配段；3-第一微带传输线；401-第二微带传输线；402-第三微带传输线；5-介质基板；6-第一切角；701-第二切角；702-第三切角；801-第一金属层；802-第二金属层；9-第三金属层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
如图1-3所示，本实施例的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，包括微带探针1、过渡匹配段2、第一微带传输线3、第二微带传输线401、第三微带传输线402、介质基板5、第一切角6、第二切角701、第三切角702、第一金属层801、第二金属层802、第三金属层9。
微带探针1、过渡匹配段2、第一微带传输线3、第二微带传输线401、第三微带传输线402和第一金属层801同时设于介质基板5的一面，第二金属层802和第三金属层9设于介质基板5的另一面。
进一步地，第一金属层801设于微带探针1的一端且不与微带探针1接触，过渡匹配段2的一端与微带探针1的另一端连接且另一端与第一微带传输线3的一端连接，第一微带传输线3的另一端分别与第二微带传输线401和第三微带传输线402的一端连接，第二金属层802和第一金属层801以介质基板5为中心对称设置，第三金属层9覆盖在介质基板5的另一面且位置对应过渡匹配段2、第一微带传输线3、第二微带传输线401和第三微带传输线402。
第二微带传输线401和第三微带传输线402可以作为输入口，也可以作为输出口。第三金属层9作为微带传输线参考地，第三金属层9同时和第一金属层801、第二金属层802通过粘接或烧结将本微带探针印制板固定在盒体上。
其中，第二金属层802与第三金属层9的距离a的长度视不同类型的波导而定，且与波导窄边的长度相等。微带探针1的形状根据不同类型的波导进行调整。过渡匹配段2为一段整体或两段以及多段的匹配枝节，以保证波导、微带探针1和第一微带传输线3之间实现良好匹配，根据不同类型的波导，只需要优化调整微带探针1和过渡匹配段2。
上述的波导为矩形波导、圆形波导、脊波导或同轴腔，本发明的微带探针印制板可适用于波导-微带单探针，波导-微带双探针和波导-微带三探针等具有多个微带探针的功分/合成网路中。
介质基板5为微波基板，采用软基材或硬基材制成，软基材为RO5880，硬基材为RO4350，介质基板5的厚度、介质常数决定了第一微带传输线3、第二微带传输线401和第三微带传输线402的宽度。当介质基板5采用硬基材时，可以省略第一金属层801和第二金属层802以及第一金属层801和第二金属层802之间的介质基板。因为当介质基板5采用软基材时，第一金属层801和第二金属层802主要起到辅助安装的作用，第一金属层801和第二金属层802均设有接地孔。
第一微带传输线3的阻抗为20欧姆-30欧姆，实际应用时，根据匹配需求进行适当调整，本实施例最佳为25欧姆。第二微带传输线401和第三微带传输线402的阻抗为50欧姆。
第二微带传输线401和第三微带传输线402以相反方向向介质基板5边沿延伸，在第二微带传输线401和第三微带传输线402与第一微带传输线3连接的背向侧且对应第一微带传输线3的位置设置第一切角6，在第二微带传输线401和第三微带传输线402与第一微带传输线3连接的正向侧的左右两侧分别设置第二切角701和第三切角702。
第一微带传输线3与第二微带传输线401和第三微带传输线402通过第一切角6实现超宽带匹配，其仿真结果如图3所示，频率可以覆盖0.5GHz-40GHz。
第一切角6为三角形或梯形，第二切角701和第三切角702为切直角或切圆角。
第二微带传输线401和第三微带传输线402均包括与第一微带传输线3垂直、一端与第一微带传输线3连接且另一端向相反方向延伸的第一段，以及与第一段的另一端连接且与第一微带传输线3平行的第二段。第一段与第二段的连接处设有倒角，第二微带传输线401和第三微带传输线402共同组成一个U形结构且U形结构的开口方向背向第一微带传输线3。
倒角为直角或圆角。倒角的作用的是使驻波达到最优。
与第二微带传输线401和第三微带传输线402的形状相匹配，相应位置的介质基板5也为U形结构，该U形结构的槽内用于放置放大器，U形结构的宽度视放大器放置间距而定。安装微带探针1、过渡匹配段2和第一微带传输线3的介质基板呈直线型且与U形结构的介质基板垂直。
采用此种结构的介质基板5是为了缩小体积，使本微带探针印制板与放大器排布位置所占面积最小化。
本发明的工作原理：信号进入波导，通过微带探针1耦合到本微带探针印制板，再通过过渡匹配段2、第一微带传输线3、第一切角6、第二切角701和第三切角702功分至两路第二微带传输线401和第三微带传输线402。
本发明的优点如下：
本发明的微带探针印制板形式简单、尺寸小、覆盖频段宽，与微带探针一体加工成型，可适用于各类波导功分/合成网络，在低频段和超宽带应用中，由于波长较长，如C波段波长75mm-37.5mm，X波段波长37.5mm-25mm，Ku频段波长25mm-16.67mm，平面功分器长度一般大于1/4波长，尺寸较大，如果是带宽平面功分器，则需要多级匹配进行带宽拓展，会直接导致平面功分器尺寸较大，使得整个功分/合成网络的结构尺寸较大。然而，在一种WRD650的脊波导超带宽8GHz-18GHz功放中应用本发明的微带探针印制板，将原有的四路功分/合成方式拓展为八路功分/合成方式，原体积60mm×63.5mm×28mm，拓展后的体积70mm×76mm×28mm，相比原四路合成方式功放的长和宽仅增加20％，但输出功率提高1倍。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：包括介质基板(5)，同设于介质基板一面的微带探针(1)、过渡匹配段(2)、第一微带传输线(3)、第二微带传输线(401)和第三微带传输线(402)，以及设于介质基板另一面的第三金属层(9)；
所述微带探针的一端与过渡匹配段的一端连接，过渡匹配段的另一端与第一微带传输线的一端连接，第一微带传输线的另一端分别与第二微带传输线和第三微带传输线的一端连接，第一微带传输线和第二微带传输线的另一端向介质基板边沿延伸；
所述第三金属层作为微带传输线参考地并且位置对应过渡匹配段、第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线。
2.根据权利要求1所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述第二微带传输线和第三微带传输线与第一微带传输线连接的背向侧且对应第一微带传输线的位置设置第一切角(6)。
3.根据权利要求1所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述第二微带传输线和第三微带传输线与第一微带传输线连接的正向侧分别设置第二切角(701)和第三切角(702)。
4.根据权利要求1所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述微带探针、过渡匹配段、第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线一次成型。
5.根据权利要求1所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述第一微带传输线的阻抗为20欧姆-30欧姆，第二微带传输线和第三微带传输线的阻抗为50欧姆。
6.根据权利要求1所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述第二微带传输线和第三微带传输线均包括一端与第一微带传输线连接且另一端向相反方向延伸的第一段，以及与第一段的另一端连接的第二段，介质基板与第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线的形状对应并且对应位置的宽度大于第一微带传输线、第二微带传输线和第三微带传输线。
7.根据权利要求6所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述第一段与第一微带传输线垂直，第二段与第一微带传输线平行，第二微带传输线和第三微带传输线共同组成一个U形结构且U形结构的开口方向背向第一微带传输线。
8.根据权利要求7所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述第一段与第二段的连接处设有倒角。
9.根据权利要求1所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：所述介质基板为微波基板，采用软基材或硬基材制成。
10.根据权利要求9所述的一种插入波导具有两路宽带功分的微带探针印制板，其特征在于：当介质基板采用软基材时，介质基板的正面和反面还分别设有第一金属层(801)和第二金属层(802)，第一金属层设于微带探针与过渡匹配段连接端的另一端且不与微带探针接触，第二金属层和第一金属层以介质基板为中心对称设置。
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