CN113206365A - 一种平面复合模式传输线 - Google Patents

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宋开军
周冶迪
朱梓博
李倩
樊勇
程钰间
赵明华
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    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08—Microstrips; Strip lines
    • H01P3/081—Microstriplines

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Abstract

本发明公开了一种平面复合模式传输线，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板上，所述双面覆铜介质板的同一面上分别制作有用于输入或者输出电磁波信号的馈线端口port1和馈线端口port2、渐变线、微带线、第一梳状传输线、第二梳状传输线，该双面覆铜介质板的另一面为覆铜接地板；其中，所述渐变线、微带线、第一梳状传输线和第二梳状传输线为以馈线端口port1和port2连成的直线呈对称结构；渐变线连接馈线端口port1、port2和微带线，第一梳状传输线和第二梳状传输线连接微带线，第一梳状传输线在第二梳状传输线的两侧。本发明可以实现两个不同频率通带信号同时传输，可以广泛应用于大频率比双通带器件之中；本发明为平面单层电路，方便级联其他平面电路；复合模式传输线部分不接地，可以集成有源器件。

Description

一种平面复合模式传输线
技术领域
本发明涉及微波/毫米波技术领域，具体涉及一种平面复合模式传输线。
背景技术
在第五代移动通信技术(5G)高速发展的今天，为了实现更高的数据传输速率而采用更高的通信频率。由于成本原因，5G技术并没有取代先前技术设备，而是在终端设备之中额外增加新器件。由于5G的高频率与先前的低频率之间频率比过大，常用的传输线结构器件不能同时工作于这两个频率，往往采用两套电路以实现两个频率共存的终端系统。为了进一步实现器件小型化，能够同时在一段传输线上实现大频率比信号工作的复合模式传输线满足了5G的需求。
现有复合模式传输线采用基片集成波导与其他传输线进行结合，实现不同频率独立调节及传输，但是采用的多层板、多端口输入等结构，不宜加工，难以与其他器件集成。
发明内容
本发明基于梳状基片集成波导和表面等离子传输线设计了一种平面复合模式传输线。该传输线可以同时传输并独立调节较低频率与较高频率。较低的频率通过表面等离子激元模式进行传输，较高的频率通过TE10模式进行传输。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种平面复合模式传输线，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板(1)上，所述双面覆铜介质板(1)的同一面上分别制作有用于输入或者输出电磁波信号的馈线端口port1和馈线端口port2、渐变线(2)、微带线(3)、第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)，该双面覆铜介质板(1)的另一面为覆铜接地板；
其中，所述渐变线(2)、微带线(3)、第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)分别为端口port1和port2所构成直线的对称结构。
所述馈线端口port1、port2与渐变线(2)的窄端连接，渐变线(2)的宽端与微带线(3)连接；第一梳状传输线(4)与第一梳状传输线(5)分别与微带线(3)连接，第一梳状传输线(4)位于第一梳状传输线(5)的两侧。
进一步地，TEM模式电磁场通过渐变线(2)过渡到微带线(3)，在微带线(3)覆盖下的介质中，以TE10模式进行传输；TEM模式电磁场通过渐变线(2)、第一梳状传输线(4)过渡到第二梳状传输线(5)，以表面等离子体激元模式在第一梳状传输线(5)的金属边缘、空气及介质形成的空间中进行传输。
进一步地，通过渐变线(2)实现馈线端口port1、port2和微带线(3)之间的阻抗匹配，同时实现TEM模式到TE10模式的模式转换。
进一步地，通过第一梳状传输线(4)实现微带线(3)与第二梳状传输线(5)之间的阻抗过渡，同时实现电磁场从TE10模式向表面等离子体激元模式的模式转换。
本发明相对于现有技术具有如下的有点及效果：
1、本发明是单层平面电路，方面与其他系统器件集成，方便加工，成本低。
2、本发明的低频工作状态与高频工作状态可以独立调节。
3、本发明的传输线金属层不接地，方便其他电路元件的集成。
本发明可以广泛用于微波系统中，实现大频率比系统的小型化，有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明提供的平面复合模式传输线的一种结构示意图；
图2是本发明提供的平面复合模式传输线的低通带输入回波与传输特性曲线图；
图3是本发明提供的平面复合模式传输线的高通带输入回波与传输特性曲线图；
附图中标识对应名称为：
(1)双面覆铜介质板、(2)渐变线、(3)微带线、(4)第一梳状传输线、(5)第二梳状传输线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
实施例
如图1所示的一种平面复合模式传输线的结构示意图，本实施例公开的一种复合模式传输线，可以在低频(3.0GHz-5.2GHz)以表面等离子体激元模式工作，同时在高频(25GHz-32GHz)以TE10模式工作。
该复合模式传输线以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板(1)上，所述双面覆铜微带板(1)的同一面上分别制作用于输入或者输出电磁波信号的馈线端口port1和馈线端口port2、渐变线(2)、微带线(3)、第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)，该双面覆铜介质板(1)的另一面为覆铜接地板；
其中，所述渐变线(2)、微带线(3)、第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)分别以端口port1和port2所构成直线的呈对称结构；
所述馈线端口port1、port2与渐变线(2)的窄端连接，渐变线(2)的宽端与微带线(3)连接；第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)与微带线(3)垂直连接，第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)分别在微带线(3)的两侧对称排列，第一梳状传输线(4)在第二梳状传输线(5)两侧对称放置。
该复合模式传输线可以实现TE10模式和表面等离子体激元模式的电磁场同时传输，高频率的TEM模式电磁场通过渐变线(2)过渡到微带线(3)，在微带线(3)覆盖下的介质中以TE10模式进行传输；低频率的TEM电磁场通过渐变线(2)、第一梳状传输线(4)过渡到第二梳状传输线(5)，以表面等离子体激元模式在第二梳状传输线(5)的金属边缘、空气及介质形成的空间中进行传输。
梳状传输线相对于微带线(3)为开路微带线，其可以等效成短路线，使得第二微带线等效成基片集成波导结构，从而实现TE10模式在介质中传输。
通过渐变线(2)实现馈线端口port1、port2和微带线(3)之间的阻抗匹配，同时实现TEM模式到TE10模式的模式转换。
通过第一梳状传输线(4)实现微带线(3)与第二梳状传输线(5)之间的阻抗过渡，同时实现电磁场从TE10模式向表面等离子体模式的模式转换。
通过调整微带线(3)的宽度，可以调整通过的高频频率的截止频率；通过调整第二梳状传输线(5)的长度，可以调整通过的低频频率的截止频率；通过调整渐变线(2)的宽度与长度，可以调整高频通带的带内特性；通过调整第一梳状传输线(4)的长度，可以优化低频通带的带内特性。
如图1所示结构，平面复合模式传输线可以工作在低频3.0GHz-5.2GHz和高频25GHz-32GHz，第一微带线长度为13.73mm，窄边宽度1.1mm，宽边宽度3.8mm，第二微带线长度17.38mm，宽度6mm，第一梳状传输线长度为1.6mm，宽度1.2mm，间距1.3mm，第二梳状传输线长度为5mm，宽度1.2mm，间距1.3mm。最后得到低频的插入损耗及回波系数如图2，高频的插入损耗及回波系数如图3.
此实例中，结构简单，易于加工成型。进一步可知，本发明所涉及结构应用于其他频率时，也可以获得类似的技术效果。

Claims (5)

1.一种平面复合模式传输线，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板(1)上，其特征在于，所述双面覆铜介质板(1)的同一面上分别制作有用于输入或者输出电磁波信号的馈线端口port1和馈线端口port2、渐变线(2)、微带线(3)、第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)，该双面覆铜介质板(1)的另一面为覆铜接地板；
其中，所述渐变线(2)、微带线(3)、第一梳状传输线(4)和第二梳状传输线(5)分别以馈线端口port1、port2所构成的直线呈对称结构。
2.如权利要求1所述的平面复合模式传输线，其特征在于，所述馈线端口port1、port2与渐变线(2)的窄端连接，微带线(3)与渐变线(2)的宽端连接；第一梳状传输线(4)和第二梳状传输线(5)垂直方向连接微带线(3)；第一梳状传输线(4)、第二梳状传输线(5)分别在微带线(3)的两侧对称排列，第一梳状传输线(4)在第二梳状传输线(5)两侧对称排列。
3.如权利要求1所述的平面复合模式传输线，其特征在于：过渡结构渐变线(2)实现电磁场从TEM模式到TE10模式过渡；过渡结构渐变线(2)与第一梳状传输线(4)结合，实现电磁场从TEM模式到表面等离子体激元模式过渡。
4.如权利要求1、3所述的平面复合模式传输线，其特征在于：渐变线(2)实现馈线端口port1、port2和微带线(3)之间的阻抗匹配，实现高通带电路性能调节。
5.如权利要求1、3所述的平面复合模式传输线，其特征在于：第一梳状传输线(4)实现微带线(3)与第二梳状传输线(5)之间的阻抗过渡，实现低通带电路性能调节。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114725634A (zh) * 2022-04-29 2022-07-08 厦门大学 一种共置有sspp材料的siw的可调超宽带滤波器

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110739998A (zh) * 2019-09-25 2020-01-31 东南大学 基于人工表面等离激元的模分复用电路

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