CN109390649B - 一种微波传输线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波传输线，包括第一基片、第二基片、设置在第一基片和第二基片之间的至少一个的信号导带和至少两个的中间接地金属层，每个信号导带的两侧分别平行地设有两个中间接地金属层，中间接地金属层上设有至少一个的接地通孔，中间接地金属层沿信号导带的轴向分为至少一个的焊盘区域和至少一个的连接区域，至少一个的接地通孔分别一一对应设于至少一个焊盘区域内；至少一个的焊盘区域与至少一个的连接区域沿中间接地金属层的轴向交错设置，连接区域沿信号导带宽度方向的最大长度小于焊盘区域沿信号导带宽度方向的最大长度。本发明通过减小中间接地金属层上连接区域的宽度，从而保证有效降低传输线的插入损耗或实现小型化。

Description

一种微波传输线

技术领域

本发明涉及微波技术领域，特别涉及一种微波传输线。

背景技术

电子设备的小型化一直是人们孜孜追求的目标，而小型化的同时，设备的性能却要求相近甚至更好，其中的关键便是电子零部件的小型化。以便携式移动通信终端设备为例，它的尺寸不可能无限增大，实际情况往往是设备尺寸受限，尤其是手机、平板电脑、智能手表等，所以对各种电子零部件，迫切需要在更小的尺寸下实现相同乃至更好的性能。

微波传输线在电子设备中用于微波/射频信号的传输，传统上通过同轴线的形式实现，每根同轴线仅能传输一路射频信号，集成度低，占用空间大。通过扁平的传输线结构，可以在平面电路上集成多根微波传输线，常见的传输线形式包括微带线、带状线等。由于带状线具有良好的电磁屏蔽特性，被广泛采用，其典型的结构如图1和图2所示。

图2中的W1为现有传输线的线宽，L1为现有传输线中信号导带和中间接地金属层之间的间距，线宽W1和间距L1越大，传输线的插入损耗越低，其中尺寸L2是接地通孔中间层焊盘的宽度，最小可加工的宽度L2由工艺能力决定，需要比接地通孔的直径D大。当产品整体宽度W2固定，且工艺能力确定，无法短期迅速改进的情况下，线宽W1和间距L1的最大值就会趋于稳定，相应传输线的插入损耗亦趋于稳定，无法继续降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种在宽度不变的前提下可以有效降低传输线的插入损耗或在插入损耗不变的情况下可以实现小型化的微波传输线。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种微波传输线，包括第一基片、第二基片、设置在第一基片和第二基片之间的至少一个的信号导带和至少两个的中间接地金属层，每个信号导带的两侧分别平行地设有两个中间接地金属层，所述中间接地金属层上设有至少一个的接地通孔，所述中间接地金属层沿信号导带的轴向分为至少一个的焊盘区域和至少一个的连接区域，至少一个的所述接地通孔分别一一对应设于至少一个的焊盘区域内；

至少一个的焊盘区域与至少一个的连接区域沿中间接地金属层的轴向交错设置，所述连接区域沿信号导带宽度方向的最大长度小于焊盘区域沿信号导带宽度方向的最大长度。

本发明的有益效果在于：沿中间接地金属层的轴向将中间接地金属层分为交错设置的焊盘区域和连接区域，所述连接区域沿信号导带宽度方向的最大长度小于焊盘区域沿信号导带宽度方向的最大长度。在传输线总宽度不变的情况下，可以增大信号导带的线宽，也可以增大信号导带与相邻的中间接地金属层的间距，也可以同时实现上述两种结构，从而降低传输线的插入损耗。

另一方面，和现有技术相比，可以将中间接地金属层与信号导带更靠近的设置，虽然这样设置焊盘区域与信号导带之间的距离会比现有技术的中间接地金属层与信号导带之间的距离小，但是连接区域与信号导带之间的距离可以比现有技术的中间接地金属层与信号导带之间的距离大，如此可以在插入损耗不变的情况下减小微波传输线的宽度，使整个结构更加紧凑。

附图说明

图1为现有技术的微波传输线的去除第一基片和外部接地金属层的俯视图；

图2为现有技术的微波传输线的侧面示意图；

图3为本发明实施例一的微波传输线的去除第一基片和外部接地金属层的俯视图

图4为本发明实施例一的微波传输线的侧面示意图；

图5为本发明实施例一的微波传输线与现有传输线的插入损耗仿真性能对比图；

图6为本发明实施例二的微波传输线的去除第一基片和外部接地金属层的俯视图；

图7为本发明实施例三的微波传输线的去除第一基片和外部接地金属层的俯视图；

标号说明：

1、第一基片；

2、第二基片；

3、信号导带；

4、中间接地金属层；41、接地通孔；42、焊盘区域；43、连接区域；

5、外部接地金属层。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明中所指的宽度的方向，指的是沿与信号传输方向垂直的方向。

本发明中所指的轴向的方向，指的是沿与信号传输方向平行的方向。

本发明最关键的构思在于：通过减小中间接地金属层上连接区域的宽度，从而保证有效降低传输线的插入损耗或实现小型化。

请参照图3-7，一种微波传输线，包括第一基片1、第二基片2、设置在第一基片1和第二基片2之间的至少一个的信号导带3和至少两个的中间接地金属层4，每个信号导带3的两侧分别平行地设有两个中间接地金属层4，所述中间接地金属层4上设有至少一个的接地通孔41，所述中间接地金属层4沿信号导带3的轴向分为至少一个的焊盘区域42和至少一个的连接区域43，至少一个的所述接地通孔41分别一一对应设于至少一个焊盘区域42内；

至少一个的焊盘区域42与至少一个的连接区域43沿中间接地金属层4的轴向交错设置，所述连接区域43沿信号导带3宽度方向的最大长度小于焊盘区域42沿信号导带3宽度方向的最大长度。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：沿中间接地金属层的轴向将中间接地金属层分为交错设置的焊盘区域和连接区域，所述连接区域沿信号导带宽度方向的最大长度小于焊盘区域沿信号导带宽度方向的最大长度。在传输线总宽度不变的情况下，可以增大信号导带的线宽，也可以增大信号导带与相邻的中间接地金属层的间距，也可以同时实现上述两种结构，从而降低传输线的插入损耗。

另一方面，和现有技术相比，可以将中间接地金属层与信号导带更靠近的设置，虽然这样设置焊盘区域与信号导带之间的距离会比现有技术的中间接地金属层与信号导带之间的距离小，但是连接区域与信号导带之间的距离可以比现有技术的中间接地金属层与信号导带之间的距离大，如此可以在插入损耗不变的情况下减小微波传输线的宽度，使整个结构更加紧凑。

进一步的，所述焊盘区域42的形状优选为圆盘形，还可以是矩形、椭圆形、三角形、五边形、八边形、多边形等。

由上述描述可知，焊盘区域42是接地通孔41的焊盘。

进一步的，所述连接区域43的形状为长条形。

由上述描述可知，长条形的连接区域43的边缘与信号导带3之间的距离处处相等，可以方便的对两者之间的距离及信号导带3的宽度进行调整，保证阻抗匹配。

进一步的，所述第一基片1和第二基片2的材质优选为LCP材料，也可以为其它介质材料，包括PCB衬底、半导体衬底、陶瓷、PTFE等。

由上述描述可知，LCP材料射频性能优良，且能够自由折弯，也可以预先折弯成所需的特殊外形，便于集成在终端设备内部。

请参照图3-5，本发明的实施例一为：

一种微波传输线，包括第一基片1、第二基片2、设置在第一基片1和第二基片2之间的信号导带3和中间接地金属层4，所述第一基片1和第二基片2远离信号导带3的面上分别设有外部接地金属层5。

信号导带3位于第一基片1和第二基片2夹层水平方向的中间，其上下两面分别与第一基片1和第二基片2贴合；中间接地金属层4的数目为两个，两个中间接地金属层4与信号导带3平行设置且设于信号导带3的两侧；

所述中间接地金属层4上设有至少一个的接地通孔41，所述中间接地金属层4沿信号导带3的轴向分为至少一个的焊盘区域42和至少一个的连接区域43，至少一个的所述接地通孔41分别一一对应设于至少一个焊盘区域42内，所述接地通孔41分别沿垂直于中间接地金属层4的方向延伸并与第一基片1和第二基片2上的外部接地金属层5电连接，所述焊盘区域42的形状为圆盘形，所述连接区域43的形状为长条形。位于信号导带3两侧的中间接地金属层4上的焊盘区域42分别朝信号导带3的方向突出呈类半圆状；

至少一个的焊盘区域42与至少一个的连接区域43沿中间接地金属层4的轴向交错设置，所述连接区域43的宽度小于焊盘区域42的直径。

对厚度为100um，长度为10mm的传输线性能进行仿真，此时传统传输线的总宽度为0.96mm。如果要降低该传输线的插入损耗，需要增大传输线的厚度，尝试将传输线的厚度增加为200um，此时，如果仍然利用图1-2所示的传统结构，传输线的总宽度则增加为1.14mm，即需要增加18.75％，如果利用图3-4所示的本实施例的结构，传输线总宽度可以保持为0.96mm。图5给出了这三种情况下，传输线的插入损耗性能。对比“厚100um传统传输线”与“厚200um紧凑型传输线”(此处用紧凑型传输线代指本实施例结构的微波传输线)，在传输线总宽度不变的情况下，紧凑型传输线的插入损耗明显降低，例如在10GHz时降低了0.12dB。另外，对比“厚200um传统传输线”与“厚200um紧凑型传输线”，此时紧凑型传输线总宽度减小18.75％，而二者插入损耗基本重合，在10GHz时，紧凑型传输线也仅仅恶化0.01dB。综上可见，本案提出的微波传输线能够有效减小传输线尺寸，且尺寸减小后，对传输线的性能几乎无影响。

请参照图6，本发明的实施例二与实施例一的区别在于：

本实施例中，信号导带3的数目为两根，中间接地金属层的数目为三根，沿传输线的宽度方向呈中间接地金属层-信号导带-中间接地金属层-信号导带-中间接地金属层的结构设置，两个信号导带3相当于共用一根中间接地金属层4。

位于中央的中间接地金属层4上的焊盘区域分别朝两侧的信号导带3突出且呈整个圆盘状；

靠近传输线边缘的两个中间接地金属层4上的焊盘区域分别朝向内侧的信号导带3突出且呈半圆盘状。

在本实施例中，还可以继续增加信号导带3和中间接地金属层4的数目，这对于减小整体传输线的宽度更加有效。

由上述描述可知，该实施例二可以传输的微波信号为两路，有效提高了微波传输线的集成度，当继续增加信号导带3和中间接地金属层4的数目时，可以传输的微波信号的数目继续增加，集成度可以进一步提高。

请参照图7，本发明的实施例三与实施例二的区别在于：

所述信号导带3和中间接地金属层4分别为“L”型，由于优选使用LCP材料制作，射频性能优良，且能够自由折弯，也可以预先折弯成所需的特殊外形，便于集成在终端设备内部。

综上所述，本发明提供了一种在宽度不变的前提下可以有效降低传输线的插入损耗或在插入损耗不变的情况下可以实现小型化的微波传输线。所述微波传输线沿中间接地金属层的轴向将中间接地金属层分为交错设置的焊盘区域和连接区域，所述连接区域沿信号导带宽度方向的最大长度小于焊盘区域沿信号导带宽度方向的最大长度。在传输线总宽度不变的情况下，可以增大信号导带的线宽，也可以增大信号导带与相邻的中间接地金属层的间距，也可以同时实现上述两种结构，从而降低传输线的插入损耗。

另一方面，和现有技术相比，可以将中间接地金属层与信号导带更靠近的设置，虽然这样设置焊盘区域与信号导带之间的距离会比现有技术的中间接地金属层与信号导带之间的距离小，但是连接区域与信号导带之间的距离可以比现有技术的中间接地金属层与信号导带之间的距离大，如此可以在插入损耗不变的情况下减小微波传输线的宽度，使整个结构更加紧凑。

本案提出的微波传输线结构可以基于各种工艺实现，例如柔性电路板、硬性电路板、低温共烧陶瓷、集成电路等，适用的场景也非常广泛，例如基于LCP材料的柔性微波传输线、低温共烧陶瓷基板中的互联传输线、集成电路中的信号互联等。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种微波传输线，包括第一基片、第二基片、设置在第一基片和第二基片之间的至少一个的信号导带和至少两个的中间接地金属层，每个信号导带的两侧分别平行地设有两个中间接地金属层，所述中间接地金属层上设有至少一个的接地通孔，其特征在于，所述中间接地金属层沿信号导带的轴向分为至少一个的焊盘区域和至少一个的连接区域，至少一个的所述接地通孔分别一一对应设于至少一个焊盘区域内；

至少一个的焊盘区域与至少一个的连接区域沿中间接地金属层的轴向交错设置，所述连接区域沿信号导带宽度方向的最大长度小于焊盘区域沿信号导带宽度方向的最大长度。

2.根据权利要求1所述的微波传输线，其特征在于，所述焊盘区域的形状为圆盘形、矩形、椭圆形、三角形、五边形或八边形。

3.根据权利要求1所述的微波传输线，其特征在于，所述连接区域的形状为长条形。

4.根据权利要求1所述的微波传输线，其特征在于，所述第一基片和第二基片的材质为LCP材料、PCB衬底、半导体衬底、陶瓷或PTFE。