CN112886167B - 基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构及微波集成系统 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供一种基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构及微波集成系统。微带线垂直过渡结构包括：两个平行设置的介质基板；公共地板，位于两个介质基板之间且与两个介质基板层叠接触；两个矩形微带线，一个矩形微带线位于一个介质基板远离公共地板的一侧，另一矩形微带线位于另一介质基板远离公共地板的一侧；两个矩形末端贴片，一个矩形末端贴片与一个矩形微带线位于同一平面且相连，另一个矩形末端贴片与另一个矩形微带线位于同一平面且相连，一个矩形末端贴片与另一个矩形末端贴片在一个介质基板上的投影重叠；其中，公共地板具有开槽，一个矩形末端贴片与另一个矩形末端贴片在一个介质基板上的投影落入开槽在一个介质基板上的投影中。
Description
技术领域
本公开涉及通信技术领域，特别涉及一种基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构及微波集成系统。
背景技术
随着全球通信业务量的迅速增长，信息传输速率的要求也越来越高。微波集成电路是实现信息高速传输的重要技术手段。为了进一步提高通信器件性能和实现器件小型化，三维微波集成电路(3DMIC,Three-dimensional microwave integrated circuit)应运而生。
利用微波多层技术及低温共烧陶瓷等技术，可实现微波集成电路的三维集成，这样就大大减小了微波集成电路的体积，实现小型化的目的，且微波集成电路的性能也得到了提高。在微波集成系统中，微波集成电路之间的信息传输需要射频互连过渡结构来实现。如何在同层或不同层的微波集成电路之间实现电磁信号的宽带低损耗传输是目前亟待解决的问题。
发明内容
本公开实施例提供一种基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构及微波集成系统，以降低微波集成电路之间的传输损耗，拓展微波集成电路之间信号传输的带宽，进而提升整个微波集成系统的信号传输性能。
根据本公开实施例的一个方面，提供一种基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，包括：两个平行设置的介质基板；公共地板，位于所述两个平行设置的介质基板之间且与两个介质基板层叠接触；两个矩形微带线，一个矩形微带线位于一个介质基板远离所述公共地板的一侧，另一矩形微带线位于另一介质基板远离所述公共地板的一侧；两个矩形末端贴片，一个矩形末端贴片与所述一个矩形微带线位于同一平面且相连，所述一个矩形微带线的短边与所述一个矩形末端贴片的第一侧边的一部分重叠，另一个矩形末端贴片与所述另一个矩形微带线位于同一平面且相连，所述另一个矩形微带线的短边与所述另一个矩形末端贴片的第一侧边的一部分重叠，所述一个矩形末端贴片与所述另一个矩形末端贴片在所述一个介质基板上的投影重叠；其中，所述公共地板具有开槽，所述一个矩形末端贴片与所述另一个矩形末端贴片在所述一个介质基板上的投影落入所述开槽在所述一个介质基板上的投影中。
在一些实施例中，上述基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构还包括位于所述开槽中的谐振器，所述谐振器包括第一谐振微带线、第二谐振微带线、第三谐振微带线和第四谐振微带线，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线并排设置且相连，所述第三谐振微带线和所述第四谐振微带线间隔设置，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线位于所述第三谐振微带线和所述第四谐振微带线之间，所述第三谐振微带线分别与所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线相连，所述第四谐振微带线分别与所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线相连。
在一些实施例中，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线的尺寸相同。
在一些实施例中，所述第一谐振微带线、所述第二谐振微带线、所述第三谐振微带线和所述第四谐振微带线均为矩形谐振微带线，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线短边相连，所述第三谐振微带线在所述一个介质基板上的投影以所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线交界面在所述一个介质基板上的投影为轴呈轴对称，所述第四谐振微带线在所述一个介质基板上的投影以所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线交界面在所述一个介质基板上的投影为轴呈轴对称。
在一些实施例中，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线的延伸方向与所述两个矩形微带线中的至少一个矩形微带线的延伸方向相同。
在一些实施例中，所述一个矩形末端贴片的两个第二侧边到所述一个矩形微带线的最短距离相等，所述另一个矩形末端贴片的两个第二侧边到所述另一个矩形微带线的最短距离相等，所述两个矩形微带线的延伸方向平行，其中，所述第二侧边与所述第一侧边垂直。
在一些实施例中，所述一个矩形末端贴片沿一个矩形微带线的延伸方向上的长度为信号传输频带中心波长的四分之一，所述另一个矩形末端贴片沿另一个矩形微带线的延伸方向上的长度为信号传输频带中心波长的四分之一。
在一些实施例中，所述一个矩形末端贴片的第一侧边与所述一个矩形微带线的短边的长度比为2至5，所述另一个矩形末端贴片的第一侧边与所述另一个矩形微带线的短边的长度比为2至5。
在一些实施例中，所述两个矩形微带线的特性阻抗均为50欧姆。
根据本公开实施例的另一个方面，提供一种微波集成系统，包括上述任意一项基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构。
采用本公开上述实施例的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构或微波集成系统，在一个微带线上传输的信号到达末端贴片后，通过公共地板的开槽可以电磁耦合到另一微带线，从而实现不同层的微波集成电路之间的信号传输。本公开基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构可以降低微波集成电路之间的传输损耗，进而提升整个微波集成系统的信号传输性能。
当然，实施本公开任一实施例的产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面对本公开实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本公开一些实施例的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的立体示意图；
图2为本公开一些实施例基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构中公共地板和谐振器的俯视图；
图3为本公开一些实施例基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的反射系数示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。
为降低微波集成电路之间的传输损耗，增加微波集成电路之间信号传输的带宽，本公开实施例提供了一种基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构及微波集成系统。
图1为本公开一些实施例的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的立体示意图。
如图1所示，基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构包括：
两个平行设置的介质基板1；
公共地板2，位于两个平行设置的介质基板1之间且与两个介质基板1层叠接触；
两个矩形微带线3，一个矩形微带线3位于一个介质基板1远离公共地板2的一侧，另一矩形微带线3位于另一介质基板1远离公共地板2的一侧；
两个矩形末端贴片4，一个矩形末端贴片4与一个矩形微带线3位于同一平面且相连，一个矩形微带线3的短边31与一个矩形末端贴片4的第一侧边41的一部分重叠，另一个矩形末端贴片4与另一个矩形微带线3位于同一平面且相连，另一个矩形微带线3的短边31与另一个矩形末端贴片4的第一侧边41的一部分重叠，一个矩形末端贴片4与另一个矩形末端贴片4在一个介质基板1上的投影重叠；
其中，公共地板2具有开槽21，一个矩形末端贴片4与另一个矩形末端贴片4在一个介质基板1上的投影落入开槽21在一个介质基板1上的投影中。
采用本公开基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，在一个微带线上传输的信号到达末端贴片后，通过公共地板的开槽可以电磁耦合到另一微带线，从而实现不同层的微波集成电路之间的信号传输。本公开基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构可以降低微波集成电路之间的传输损耗，进而提升整个微波集成系统的信号传输性能。
另，本公开基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构具有体积较小和结构紧凑的优势，适用于集成度高且体积小的高速三维微波集成电路中。
值得注意的是，这里由于两个矩形微带线3的厚度(例如，小于或等于0.5mm)相比于矩形微带线3的长度和宽度可忽略不计，所以本公开可以将三维的矩形微带结构等价为二维矩形微带线。公共地板2和两个矩形末端贴片4与两个矩形微带线3类似，这里不再重复说明。
为了更好地降低微波集成电路之间的辐射损耗，两个介质基板1可以选用介电常数较低的材料，且选用厚度较薄的介质基板1。例如，两个介质基板1的宽度为20mm，长度为27，厚度为0.8mm。
例如，两个矩形微带线3中的至少一个矩形微带线3的厚度为0.05mm，宽度(短边31长度)为1.8mm，长度(长边32长度)为9mm。两个矩形末端贴片4中的至少一个矩形微带线3的宽度(第一侧边41长度)为5.6mm，长度(第二侧边42长度)为9，厚度为0.05mm。公共地板2的宽度为20mm，长度为27mm，厚度为0.05mm。
应理解，两个矩形微带线3的尺寸可以相同，也可以不同。两个矩形末端贴片4的尺寸可以相同，也可以不同。
在一些实施例中，两个矩形微带线3的特性阻抗均为50欧姆。这里可以通过改变矩形微带线3的材料、矩形微带线3的宽度、介质基板1的厚度以及介质基板1的材料来设置矩形微带线3的特性阻抗。例如，可通过以下设置来实现矩形微带线3的特性阻抗为50欧姆：两个矩形微带线3的材料为铜；两个矩形微带线3的宽度为1.4mm；两个介质基板1厚度为0.8mm；两个介质基板1中的材料为具有介电常数为4.4的复合介质板。应理解，两个矩形微带线3的材料也可以为铂或其他金属导体，两个介质基板1中的材料也可以为硅、砷化镓或其他复合介质板，这里可以根据矩形微带线和介质基板的材料不同，相应地调整矩形微带线和介质基板的尺寸，均可以实现矩形微带线的特性阻抗为50欧姆。
在一些实施例中，一个矩形末端贴片4的两个第二侧边42到一个矩形微带线3的最短距离相等，另一个矩形末端贴片4的两个第二侧边42到另一个矩形微带线3的最短距离相等，两个矩形微带线3的延伸方向平行，其中，第二侧边42与第一侧边41垂直。
在一些实施例中，一个矩形末端贴片4沿一个矩形微带线3的延伸方向上的长度为信号传输频带中心波长的四分之一，另一个矩形末端贴片4沿另一个矩形微带线3的延伸方向上的长度为信号传输频带中心波长的四分之一。
在一些实施例中，一个矩形末端贴片4的第一侧边41与一个矩形微带线3的短边31的长度比为2至5，另一个矩形末端贴片4的第一侧边41与另一个矩形微带线3的短边31的长度比为2至5。
在上述实施例中，通过设置矩形末端贴片4的长度为信号传输频带中心波长的四分之一、以及/或者矩形末端贴片4的第一侧边41与矩形微带线3的短边31的长度比，可以更好地降低微波集成电路之间的传输损耗，进一步提升整个微波集成系统的信号传输性能。
图2为本公开一些实施例基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构中公共地板和谐振器的俯视图。
在一些实施例中，上述基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构还包括位于开槽21中的谐振器5，谐振器5包括第一谐振微带线51、第二谐振微带线52、第三谐振微带线53和第四谐振微带线54，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52并排设置且相连，第三谐振微带线53和第四谐振微带线54间隔设置，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52位于第三谐振微带线53和第四谐振微带线54之间，第三谐振微带线53分别与第一谐振微带线51和第二谐振微带线52相连，第四谐振微带线54分别与第一谐振微带线51和第二谐振微带线52相连。换言之，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52并排设置且相连，第三谐振微带线53位于第一谐振微带线51和第二谐振微带线52的一侧，且分别与第一谐振微带线51和第二谐振微带线52相连，第四谐振微带线54位于第一谐振微带线51和第二谐振微带线52的另一侧，且分别与第一谐振微带线51和第二谐振微带线52相连。
通过在公共地板2的开槽21中设置谐振器5，本公开基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构还可以进一步拓展微波集成电路之间信号传输的带宽，更好地应用于高速三维微波集成电路中。这里，带宽可以理解为：传输信号强度从峰值下降至一个强度值时的频带宽度，用于反映器件的滤波特性。
在一些实施例中，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52的尺寸相同。
在一些实施例中，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52的延伸方向与两个矩形微带线3中的至少一个矩形微带线3的延伸方向相同。
在一些实施例中，第一谐振微带线51、第二谐振微带线52、第三谐振微带线53和第四谐振微带线54均为矩形谐振微带线，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52短边相连，第三谐振微带线53在一个介质基板1上的投影以第一谐振微带线51和第二谐振微带线52交界面在一个介质基板1上的投影为轴呈轴对称，第四谐振微带线54在一个介质基板1上的投影以第一谐振微带线51和第二谐振微带线52交界面在一个介质基板1上的投影为轴呈轴对称。
例如，如图2所示，公共地板2的开槽21的尺寸略大于矩形末端贴片4的尺寸；沿X方向，公共地板2的开槽21的长度为9.4mm，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52的长度为4.5mm，第三谐振微带线53的长度为1mm，第四谐振微带线54的长度为0.5mm；沿Y方向，公共地板2的开槽21的长度为8.35mm，第一谐振微带线51和第二谐振微带线52的长度为2.3mm，第三谐振微带线53的长度为0.5mm，第四谐振微带线54的长度为1mm。这里通过设置公共地板2的开槽21的尺寸与矩形末端贴片4的尺寸相仿，可以更好地信号在不同层的微带线之间的耦合。
图3为本公开一些实施例基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的反射系数示意图。下面将结合图3来进一步说明本公开基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的性能。
如图3所示，在工作频带范围(例如，频率范围为0GHz至15GHz)内，由于谐振器5的谐振作用，具有谐振器5的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的传输系数S1整体要大于不具有谐振器5的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的传输系数S2，使得基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的高频响应得到改善，且具有谐振器5的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构的3dB带宽也得到了拓展，从原来的7.4GHz提升至8.4GHz。
根据本公开的另一方面，提供一种微波集成系统，包括上述任意一项基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构。
本公开微波集成系统可以降低微波集成电路之间的传输损耗，拓展微波集成电路之间信号传输的带宽，进而提升整个微波集成系统的信号传输性能。
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”或者其任何其它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它要素，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并非用于限定本公开的保护范围。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本公开的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，包括：
两个平行设置的介质基板；
公共地板，位于所述两个平行设置的介质基板之间且与两个介质基板层叠接触；
两个矩形微带线，一个矩形微带线位于一个介质基板远离所述公共地板的一侧，另一矩形微带线位于另一介质基板远离所述公共地板的一侧；
两个矩形末端贴片，一个矩形末端贴片与所述一个矩形微带线位于同一平面且相连，所述一个矩形微带线的短边与所述一个矩形末端贴片的第一侧边的一部分重叠，另一个矩形末端贴片与所述另一个矩形微带线位于同一平面且相连，所述另一个矩形微带线的短边与所述另一个矩形末端贴片的第一侧边的一部分重叠，所述一个矩形末端贴片与所述另一个矩形末端贴片在所述一个介质基板上的投影重叠；
其中，所述公共地板具有开槽，所述一个矩形末端贴片与所述另一个矩形末端贴片在所述一个介质基板上的投影落入所述开槽在所述一个介质基板上的投影中；
位于所述开槽中的谐振器，所述谐振器包括第一谐振微带线、第二谐振微带线、第三谐振微带线和第四谐振微带线，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线并排设置且相连，所述第三谐振微带线和所述第四谐振微带线间隔设置，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线位于所述第三谐振微带线和所述第四谐振微带线之间，所述第三谐振微带线分别与所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线相连，所述第四谐振微带线分别与所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线相连。
2.根据权利要求1所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线的尺寸相同。
3.根据权利要求2所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述第一谐振微带线、所述第二谐振微带线、所述第三谐振微带线和所述第四谐振微带线均为矩形谐振微带线，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线短边相连，所述第三谐振微带线在所述一个介质基板上的投影以所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线交界面在所述一个介质基板上的投影为轴呈轴对称，所述第四谐振微带线在所述一个介质基板上的投影以所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线交界面在所述一个介质基板上的投影为轴呈轴对称。
4.根据权利要求3所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述第一谐振微带线和所述第二谐振微带线的延伸方向与所述两个矩形微带线中的至少一个矩形微带线的延伸方向相同。
5.根据权利要求1所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述一个矩形末端贴片的两个第二侧边到所述一个矩形微带线的最短距离相等，所述另一个矩形末端贴片的两个第二侧边到所述另一个矩形微带线的最短距离相等，所述两个矩形微带线的延伸方向平行，其中，所述第二侧边与所述第一侧边垂直。
6.根据权利要求1所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述一个矩形末端贴片沿一个矩形微带线的延伸方向上的长度为信号传输频带中心波长的四分之一，所述另一个矩形末端贴片沿另一个矩形微带线的延伸方向上的长度为信号传输频带中心波长的四分之一。
7.根据权利要求1所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述一个矩形末端贴片的第一侧边与所述一个矩形微带线的短边的长度比为2至5，所述另一个矩形末端贴片的第一侧边与所述另一个矩形微带线的短边的长度比为2至5。
8.根据权利要求1所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述两个矩形微带线的特性阻抗均为50欧姆。
9.一种微波集成系统，其特征在于，包括：权利要求1至8中任意一项所述的基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构。
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| CN202110011198.3A Expired - Fee Related CN112886167B (zh) | 2021-01-06 | 2021-01-06 | 基于电磁耦合的微带线垂直过渡结构及微波集成系统 |
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| CN (1) | CN112886167B (zh) |
Families Citing this family (1)
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| CN113571859B (zh) * | 2021-07-23 | 2022-05-13 | 北京邮电大学 | 一种基于腔体耦合的微带线-微带线垂直过渡结构 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01309401A (ja) * | 1988-06-07 | 1989-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | トリプレート−マイクロストリップ線路変換器 |
| US6023210A (en) * | 1998-03-03 | 2000-02-08 | California Institute Of Technology | Interlayer stripline transition |
| KR200464997Y1 (ko) * | 2012-09-25 | 2013-01-29 | 박철승 | 공통 결함접지구조를 갖는 마이크로 스트립 전송선로 |
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Family Cites Families (2)
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-
2021
- 2021-01-06 CN CN202110011198.3A patent/CN112886167B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| JPH01309401A (ja) * | 1988-06-07 | 1989-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | トリプレート−マイクロストリップ線路変換器 |
| US6023210A (en) * | 1998-03-03 | 2000-02-08 | California Institute Of Technology | Interlayer stripline transition |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Broadband Microstrip-to-Microstrip Vertical Transition Design;Ziwen Tao et.al;《IEEE Microwave and Wireless Components Letters》;20160826;第26卷(第9期);全文的第II部分：转换电路设计 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112886167A (zh) | 2021-06-01 |
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