CN114156620B - 一种带状线匹配负载 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波电路负载技术领域，提供一种带状线匹配负载，包括片状微波吸收体、短路组件和多层板件，片状微波吸收体的一端用于与带状线连接，另一端与短路组件相连，短路组件包括导电片和短路贯穿件，导电片与片状微波吸收体沿第一方向层叠设置且均埋设于多层板件，短路贯穿件沿第一方向贯穿多层板件且分别延伸至两个所述金属覆盖层，短路贯穿件通过导电片与片状微波吸收体相连。本发明基于内埋电阻工艺技术，设计可以直接集成在多层板内部的集成式匹配负载，并且直接利用多层板工艺，能够在多层板制作流程中将负载问题解决，大幅提升系统集成度，节约成本。

Description

一种带状线匹配负载

技术领域

本发明涉及微波电路负载技术领域，具体而言，涉及一种带状线匹配负载。

背景技术

在微波电路设计中，经常遇到需要将某一路信号能量吸收掉的情况，例如定向耦合器、混合网络的隔离端、多端口微波网络中无用端口等，都需要进行无反射或低反射的吸收设计，也即接入匹配负载。本申请中的匹配负载，是指微波传输线端实现微波能量的无反射或低反射吸收的微波器件。

带状线是一种准TEM模平面传输线，被广泛用于通信、雷达领域的微波电路中。其结构紧凑、封闭的特点使其特别适合于高集成度的应用场景，结合LTCC、PCB等多层板工艺，可以将多层带状线层压在一起，实现一体化多层布线设计，大大提高系统的集成度。

在高集成多层板微波电路中的匹配负载设计，一般是将多层板内部的带状线引至多层板表层，再通过表贴电阻器的方法将微波能量消耗掉，从而实现降低反射，但这样会消耗电路板有限的外表面积，并且高频吸收性能较差。另一种方法是将传输线转换成同轴接口，再接上同轴匹配负载进行匹配。但同轴负载尺寸较大，在高集成的应用场景下难以适用。因此，亟待提供一种适用于带状线的匹配负载，以至少部分解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种带状线匹配负载，其能够至少部分地克服了现有技术中的不足。

本发明提供一种带状线匹配负载，包括片状微波吸收体、短路组件、多层板件和金属覆盖层，所述片状微波吸收体的一端用于与带状线连接，另一端与所述短路组件相连；所述短路组件包括导电片和短路贯穿件，所述导电片与所述片状微波吸收体沿第一方向层叠设置且均埋设于所述多层板件内，所述金属覆盖层覆盖所述多层板件沿所述第一方向相互背离的两个侧面，所述短路贯穿件沿所述第一方向贯设于所述多层板件内且分别延伸至两个所述金属覆盖层，所述短路贯穿件通过所述导电片与所述片状微波吸收体相连。

优选地，所述导电片与所述片状微波吸收体部分贴合。

优选地，所述短路贯穿件为沿所述第一方向贯穿所述多层板件的金属化过孔，所述短路贯穿件贯穿所述导电片。

优选地，多个所述短路贯穿件相对于所述带状线的延伸方向对称排布。

优选地，还包括多个围栏金属件，所述围栏金属件沿所述第一方向贯穿所述多层板件，所述围栏金属件避让所述片状微波吸收体、所述短路组件以及带状线。

优选地，所述围栏金属件分布于所述片状微波吸收体、所述短路组件以及所述带状线的两侧。

优选地，所述围栏金属件为金属化过孔。

优选地，所述片状微波吸收体在所述带状线的宽度方向上的宽度不小于与其相连的带状线的宽度的1.2倍。

优选地，所述片状微波吸收体在所述带状线的延伸方向上的长度不大于所述片状微波吸收体的宽度。

优选地，所述带状线与所述片状微波吸收体重叠部分的长度范围为0.2毫米至所述片状微波吸收体在所述带状线延伸方向上的长度的二分之一。

根据本发明实施例，提供一种带状线匹配负载，包括片状微波吸收体、短路组件和多层板件，片状微波吸收体的一端用于与带状线连接，另一端与短路组件相连，短路组件包括导电片和短路贯穿件，导电片与片状微波吸收体沿第一方向层叠设置且均埋设于多层板件，短路贯穿件沿第一方向贯穿多层板件且分别延伸至多层板件的两个表面的金属覆盖层，短路贯穿件通过导电片与片状微波吸收体相连。本发明基于内埋电阻工艺技术，设计可以直接集成在多层板内部的集成式匹配负载，并且直接利用多层板工艺，能够在多层板制作流程中将负载问题解决，大幅提升系统集成度，节约成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例所提供的带状线匹配负载的示意图；

图2是本发明实施例所提供的带状线匹配负载的俯视图.

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

本申请实施例中的带状线，主要是指埋设在PCB板中的带状走线，其尺寸和长度本申请不作限制，优选的情况下，带状线的宽度为0.1～2毫米。本申请主要关注如何在带状线末端消耗其所携带的能量。

本申请中的片状微波吸收体1，主要是指利用微波吸收材料制成的片状结构，这样可以适应微波多层板的多层结构，微波吸收材料一般是与具体的多层板工艺所匹配的埋阻材料。本申请中不限制片状微波吸收体1的具体尺寸，根据具体需要进行设置即可。

本申请实施例中的多层板件，主要是指多层LTCC板、多层PCB板，这两种是目前电路领域占据主导地位的板件结构，其由多层绝缘板和夹设在绝缘板之间的介导层或电路层压制形成，本申请实施例中的多层板件可以是与本申请实施例所提供的带状线匹配负载所应用的整个大电路板一体化设置，也可以是一个独立的小板件，通过BGA、表贴等工艺固定于大电路板所开设的接口处，本申请中对于多层板件的具体应用形式不做过多限制。

如图1所示，本申请实施例提供一种带状线匹配负载，包括片状微波吸收体1、短路组件2、多层板件3和金属覆盖层6，片状微波吸收体1的一端用于与带状线连接，另一端与短路组件2相连。作为一种优选的实现方式，如图1所示，导电片21与片状微波吸收体1部分贴合，这样能够提供较好的电连接性，导电片20用于将片状微波吸收体1与短路贯穿件21相连，这样可以使片状微波吸收体1更好的接地，实现匹配吸收。片状微波吸收体1的形状尺寸需要综合具体的多层板件3的内埋阻工艺以及带状线5特性阻抗来确定，确定初始的形状尺寸后，可以借助全波电磁仿真软件进行优化，最终得到精确的尺寸。金属覆盖层6覆盖多层板件3沿第一方向a相互背离的两个侧面，金属覆盖层6一方面可以作为接地的导体，另一方面可以配合增强屏蔽作用。

短路组件2包括导电片20和短路贯穿件21，导电片20与片状微波吸收体1沿第一方向a层叠设置且均埋设于多层板件3，其中，导电片20与片状微波吸收体1的上下关系可以根据具体需要进行变更，两者能够以层叠设置的关系保持在多层板件3的同一层内即可。短路贯穿件21沿第一方向a贯穿多层板件3且延伸至两个金属覆盖层6，短路贯穿件21通过导电片20与片状微波吸收体1相连。这样可以降低片状微波吸收体1对微波能量的反射，实现匹配吸收。

根据本发明实施例，提供一种带状线匹配负载，包括片状微波吸收体、短路组件和多层板件，片状微波吸收体的一端用于与带状线连接，另一端与短路组件相连，短路组件包括导电片和短路贯穿件，导电片与片状微波吸收体沿第一方向a层叠设置且均埋设于多层板件，短路贯穿件沿第一方向a贯穿多层板件且延伸至多层板件的的上下表面的带状线外导体金属层，短路贯穿件通过导电片与片状微波吸收体相连。本发明基于内埋电阻工艺技术，设计可以直接集成在多层板内部的集成式匹配负载，并且直接利用多层板工艺，能够在多层板制作流程中将负载问题解决，大幅提升系统集成度，节约成本。

作为一种优选的实现方式，短路贯穿件21为沿第一方向a贯穿多层板件3的金属化过孔，短路贯穿件21贯穿导电片20。这样设置可以简化短路贯穿件21的制造方式，例如在多层板件3上先开孔，然后利用电镀等方式制造金属化过孔，从而形成短路贯穿件21，从而能够简化制造过程。

如图2所示，多个短路贯穿件21相对于带状线5的延伸方向对称排布，由于短路贯穿件21负责实现片状微波吸收体1的接地(带状线外导体金属层)，实现匹配吸收，将短路贯穿件21对称排布设置，可以使短路贯穿件21在具备接地功能的同时还能够形成一个较为均匀的电磁屏障，有效降低微波能量的反射。

作为一种优选的实现方式，如图1所示，本申请实施例所提供的带状线匹配负载还包括多个围栏金属件4，围栏金属件4沿第一方向a贯穿多层板件3，围栏金属件4避让片状微波吸收体1、短路组件2及带状线(5)。围栏金属件4对于本申请实施例所提供的带状线匹配负载来说不是必需的，其存在主要是起到类似金属隔离墙的作用，将带状线所传输的微波信号能量限制在由围栏金属件4和短路贯穿件21所包围的空间内，以减小对同层周围电路的干扰。为了进一步降低微波信号能量的外溢，如图1所示，围栏金属件4优选地分布于片状微波吸收体1及与片状微波吸收体1相连的带状线的两侧。并且围栏金属件4同样可以设置为为金属化过孔。这样设置可以简化围栏金属件4的制造方式，例如在多层板件3上先开孔，然后利用电镀等方式制造金属化过孔，从而形成围栏金属件4，从而能够简化制造过程。

作为一种优选的实现方式，片状微波吸收体1在带状线5的宽度方向上的宽度不小于与其相连的带状线5的宽度的1.2倍。优选地，片状微波吸收体1在带状线5的延伸方向上的长度不大于其宽度，这样的微波吸收体1的形状可以是正方形或长方形。需要说明的是，在优选的条件下，微波吸收体1在带状线5的延伸方向上的长度不包括与导电片20搭接的部分，因为微波吸收体1与导电片20搭接之后，会影响其微波吸收性能，因此微波吸收体1与导电片20搭接的部分优选的不计入上述的延伸方向的考量范围内。

当片状微波吸收体1与导电片20设置为部分贴合的连接方式时，片状微波吸收体1与导电片20贴合部分的在带状线5的延伸方向上的长度为具体多层板工艺要求的最小搭接宽度以上，一般为0.2mm以上。这里主要是指片状微波吸收体1的形状定为矩形的情形，当然也可以是设置为梯形或平行四边形等其他具备更优的吸收效果的形状。这里的宽度主要是指沿带状线5的宽度方向上的尺寸，长度主要是指沿带状线5延伸方向上的尺寸。

优选的情况下，带状线5与片状微波吸收体1重叠部分的长度范围为0.2毫米至片状微波吸收体1在带状线5延伸方向上的长度的二分之一。

需要说明的是，片状微波吸收体1的形状尺寸需要综合具体的多层板件3的内埋阻工艺以及带状线特性阻抗来确定，确定初始的形状尺寸后，可以借助全波电磁仿真软件进行优化，最终得到精确的尺寸。带状线特性阻抗宜选在50Ω附近。下面就LTCC工艺和PCB工艺分别进行示例性说明。

如果采用LTCC多层板工艺，则选用方阻为100Ω/平方的片状微波吸收体1，片状微波吸收体1的形状定为矩形，初始宽长比为2：1,长度的初始值可定为两倍的带状线宽度。为了充分地将高频状态下电路的分布参数效应计入设计中，带状线5需探入片状微波吸收体1内一段距离，这段距离的初始值可定为片状微波吸收体1的长度的0.3倍，以上述初始值在全波电磁仿真软件中建立直实三维模型进行全波仿真优化，最终得到精确的尺寸。

如果采用PCB多层板工艺，则选用方阻为50Ω/平方的内埋电阻膜，内埋电阻吸收体的形状定为正方形，初始宽长比为1：1,长度的初始值可定为两倍的带状线宽度。为了充分地将高频状态下电路的分布参数效应计入设计中，带状线5需探入片状微波吸收体1内埋电阻吸收体内一段距离可定为片状微波吸收体1的长度的0.3倍，以上述初始值在全波电磁仿真软件中建立直实三维模型进行全波仿真优化，最终得到精确的尺寸。

此外，在设置并固定了以上参数后，还可以在电磁仿真软件中建立直实三维模型进行全波仿真优化，从而能够对最终产品的尺寸进行较好的优化，具体的全波仿真优化手段为本领域技术人员所熟知，如使用MATLAB等模拟软件并结合HFSS、CST等全波电磁仿真软件进行上述全波仿真优化等，此处不过多赘述。

根据本发明实施例，提供一种带状线匹配负载，包括片状微波吸收体、短路组件和多层板件，片状微波吸收体的一端用于与带状线连接，另一端与短路组件相连，短路组件包括导电片和短路贯穿件，导电片与片状微波吸收体沿第一方向a层叠设置且均埋设于多层板件，短路贯穿件沿第一方向a贯穿多层板件且分别延伸至多层板件的两个表面的金属覆盖层，短路贯穿件通过导电片与片状微波吸收体相连。本发明基于内埋电阻工艺技术，设计可以直接集成在多层板内部的集成式匹配负载，并且直接利用多层板工艺，能够在多层板制作流程中将负载问题解决，大幅提升系统集成度，节约成本。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种带状线匹配负载，其特征在于，包括片状微波吸收体(1)、短路组件(2)、多层板件(3)和金属覆盖层(6)，其中：

所述片状微波吸收体(1)的一端用于与带状线(5)连接，另一端与所述短路组件(2)相连；

所述短路组件(2)包括导电片(20)和短路贯穿件(21)，所述导电片(20)与所述片状微波吸收体(1)沿第一方向层叠设置且均埋设于所述多层板件(3)内，所述金属覆盖层(6)覆盖所述多层板件(3)沿所述第一方向相互背离的两个侧面，所述短路贯穿件(21)沿所述第一方向贯设于所述多层板件(3)内且分别延伸至两个所述金属覆盖层(6)，所述短路贯穿件(21)通过所述导电片(20)与所述片状微波吸收体(1)相连；

其中，所述导电片(20)与所述片状微波吸收体(1)以层叠设置的关系保持在所述多层板件(3)的同一层内。

2.如权利要求1所述的带状线匹配负载，其特征在于，所述导电片(20)与所述片状微波吸收体(1)部分贴合。

3.如权利要求1所述的带状线匹配负载，其特征在于，所述短路贯穿件(21)为沿所述第一方向贯穿所述多层板件(3)的金属化过孔，所述短路贯穿件(21)贯穿所述导电片(20)。

4.如权利要求3所述的带状线匹配负载，其特征在于，多个所述短路贯穿件(21)相对于所述带状线(5)的延伸方向对称排布。

5.如权利要求1所述的带状线匹配负载，其特征在于，还包括多个围栏金属件(4)，所述围栏金属件(4)沿所述第一方向贯穿所述多层板件(3)，所述围栏金属件(4)避让所述片状微波吸收体(1)、所述短路组件(2)以及带状线(5)。

6.如权利要求5所述的带状线匹配负载，其特征在于，所述围栏金属件(4)分布于所述片状微波吸收体(1)、所述短路组件(2)以及所述带状线(5)的两侧。

7.如权利要求5所述的带状线匹配负载，其特征在于，所述围栏金属件(4)为金属化过孔。

8.如权利要求1所述的带状线匹配负载，其特征在于，所述片状微波吸收体(1)在所述带状线(5)的宽度方向上的宽度不小于与其相连的所述带状线(5)的宽度的1.2倍。

9.如权利要求8所述的带状线匹配负载，其特征在于，所述片状微波吸收体(1)在所述带状线(5)的延伸方向上的长度不大于所述片状微波吸收体(1)的宽度。

10.如权利要求9所述的带状线匹配负载，其特征在于，所述带状线(5)与所述片状微波吸收体(1)重叠部分的长度范围为0.2毫米至所述片状微波吸收体(1)在所述带状线(5)延伸方向上的长度的二分之一。

Images