CN109728392A - 一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，包括底层金属层、下层介质基片、中间粘结层、中间金属层、上层介质基片和顶层金属层，中间金属层上设有缝隙结构，缝隙结构包括两条缝隙，中间金属层在两条缝隙之间的部分用于连接基片集成同轴线的金属条带。本发明能够基于多层PCB工艺实现，体积小，实现简单，易于集成。本发明能够在18.9GHz‑32.5GHz的频带范围内具有良好的阻抗匹配特性和较低的插入损耗，实现了53％的相对带宽。
Description
技术领域
本发明涉及传输线的转接技术，特别是涉及一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构。
背景技术
近些年，基片集成技术在微波毫米波甚至太赫兹频段中有着广泛应用，其中最具代表性的是基片集成波导技术。基片集成波导技术在2001年被人提出，因其具有的低损耗、高品质因数、低成本以及易于与平面电路集成等诸多优势，掀起了国内外众多专家学者的研究热潮，其中如何设计性能优良的转接结构实现基片集成波导与其他类型传输线的过渡成为研究热点之一。2006年，另外一种基片集成技术，基片集成同轴线自提出后也受到了业内的广泛关注。基片集成同轴线不仅有着基片集成波导所具有的一些优势，还因为其主模为TEM模式，能够在较宽的工作频带内实现传输。
基片集成波导和基片集成同轴线作为基片集成技术中的佼佼者，广泛应用于微波毫米波的电路设计中。研究性能优良的基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，在微波毫米波电路集成应用方面具有很现实的意义。
然而，现有技术中的基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构还不成熟，宽带阻抗匹配特性和低插入损耗特性还不够理想。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为解决现有技术中存在的不足，提供一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，包括底层金属层、下层介质基片、中间粘结层、中间金属层、上层介质基片和顶层金属层；中间金属层上设有缝隙结构，缝隙结构包括两条缝隙，中间金属层在两条缝隙之间的部分用于连接基片集成同轴线的金属条带。
进一步，还包括设于上层介质基片中的一排金属盲孔。
进一步，所述两条缝隙结构相同。
进一步，所述两条缝隙关于中间金属层的对称轴对称。
进一步，每条缝隙均包括第一段和第二段，第一条缝隙的第一段和第二条缝隙的第一段组成喇叭状结构，第一条缝隙的第二段和第二条缝隙的第二段平行。
有益效果：本发明公开了一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1)本发明能够基于多层PCB工艺实现，体积小，实现简单，易于集成；
2)本发明能够在18.9GHz-32.5GHz的频带范围具有良好的阻抗匹配特性和较低的插入损耗，实现了53％的相对带宽。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中底层金属层结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中下层介质基片结构示意图；
图3为本发明具体实施方式中中间粘结层结构示意图；
图4为本发明具体实施方式中中间层金属层结构示意图；
图5为本发明具体实施方式中上层介质基片结构示意图；
图6为本发明具体实施方式中顶层金属层结构示意图；
图7为本发明具体实施方式中转接结构传输和反射特性的仿真和测试结果(端口1为基片集成波导转接的共面波导端口，端口2为基片集成同轴线转接的共面波导端口)。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，如图1-图6所示，包括由下至上依次设置的底层金属层1、下层介质基片2、中间粘结层3、中间金属层4、上层介质基片5和顶层金属层6。如图4所示，中间金属层4上设有缝隙结构41，缝隙结构41包括两条缝隙，中间金属层4在两条缝隙之间的部分42用于连接基片集成同轴线的金属条带43，且中间金属层4在两条缝隙之间的部分42与基片集成同轴线的金属条带43的宽度相等。两条缝隙结构相同，且关于中间金属层4的对称轴对称，每条缝隙均包括第一段和第二段，第一条缝隙的第一段和第二条缝隙的第一段组成喇叭状结构，第一条缝隙的第二段和第二条缝隙的第二段平行。缝隙结构41既实现了场模式TE10到场模式TEM的转变，又达到了宽带阻抗匹配的效果。其中TEM模式的场在下层介质基片2、中间粘结层3和上层介质基片5中传输，TE10模式的场在下层介质基片2和中间粘结层3中传输。
本转接结构还包括设于上层介质基片5中的一排金属盲孔44，如图5所示。金属盲孔44能够有效抑制经由缝隙渐变的场反方向传输到上层介质基片5位于基片集成波导上方的部分，从而避免恶化具体应用场景中与转接结构基片集成波导端口相连的其他电路的性能。
如图1、6所示，为方便对加工实物进行测试，分别在输入输出端口增加了基片集成波导转共面波导的过渡结构11以及基片集成同轴线转共面波导的过渡结构61。位于基片集成波导馈电端口处的共面波导转基片集成波导的过渡结构11含有的缝隙，设于底层金属层1上。位于基片集成同轴线馈电端口处的共面波导转基片集成同轴线的过渡结构61含有的缝隙，设于顶层金属层6上，另外起连接作用的金属盲孔45位于上层金属层6与中间金属层4之间。用于等效金属壁结构的金属通孔12贯穿所有介质基片和金属层。
基于本发明思想，利用多层PCB工艺加工了基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，并进行了相关测试：图7给出了本发明公开的转接结构传输特性和反射特性的测试结果以及仿真结果。测试结果表明，该转接结构在18.9GHz-32.5GHz的频带范围内端口反射系数优于-10dB，具有良好的阻抗匹配特性，实现了53％的相对带宽，且在19.3GHz-30.5GHz的频带内端口反射系数优于-15dB，中心频率25.7GHz处的插入损耗为1.4dB，比仿真结果多出0.8dB，主要由测试时使用的一对西南微波接头的损耗造成。因此该转接结构不仅具有良好的宽带匹配特性和较低的插入损耗，而且体积小，实现简单，易于集成，给微波毫米波集成电路的应用提供了一定的借鉴意义。
Claims (5)
1.一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，其特征在于：包括底层金属层(1)、下层介质基片(2)、中间粘结层(3)、中间金属层(4)、上层介质基片(5)和顶层金属层(6)；中间金属层(4)上设有缝隙结构(41)，缝隙结构(41)包括两条缝隙，中间金属层(4)在两条缝隙之间的部分(42)用于连接基片集成同轴线的金属条带(43)。
2.根据权利要求1所述的基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，其特征在于：还包括设于上层介质基片(5)中的一排金属盲孔(44)。
3.根据权利要求1所述的基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，其特征在于：所述两条缝隙结构相同。
4.根据权利要求3所述的基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，其特征在于：所述两条缝隙关于中间金属层(4)的对称轴对称。
5.根据权利要求4所述的基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，其特征在于：每条缝隙均包括第一段和第二段，第一条缝隙的第一段和第二条缝隙的第一段组成喇叭状结构，第一条缝隙的第二段和第二条缝隙的第二段平行。
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| CN201811609576.2A CN109728392A (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111106416A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-05 | 南通大学 | 一种基片集成同轴线馈电的宽带圆波导旋转关节 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106229631A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-14 | 东南大学 | 一种宽带毫米波天线 |
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