CN114824712A - 一种微同轴传输线的阻抗匹配结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微同轴传输线的阻抗匹配结构，涉及MEMS设计技术领域，微同轴传输线的阻抗匹配结构包括：微同轴传输线的阻抗匹配结构包括内导体，内导体包括：两个连接端，连接端包括第一连接面和第二连接面；调节端，第一连接面与调节端的截面大小相同，两个连接端的两个第一连接面分别连接调节端两端的截面，第二连接面与输入或输出导体的截面大小相同，两个连接端的两个第二连接面分别连接输入或输出导体；改变调节端的截面大小可改变微同轴传输线的特征阻抗。本申请实现了两个突变截面之间良好的匹配。
Description
技术领域
本发明涉及MEMS设计技术领域，尤其涉及一种微同轴传输线的阻抗匹配结构。
背景技术
对于基于微同轴技术的器件和模块的阻抗匹配而言。采用集总元器件包括集总电容，集总电感等。需要在金属传输线的外导体开孔，制备焊点，再进行SMT焊接，这样不仅增加了成本，还增加了工艺的复杂度。短截线阻抗匹配，是距离负载一段距离处串联或并联开路/短路截线而形成的，采用短截线方式占地面积比较大，增大了器件和模块的尺寸。采用多级渐变阻抗变换方式，虽然可以由良好的性能，但是因为采用多级，并且对小尺寸变换的多级渐变传输线，加工误差比较大。四分之一波长传输线阻抗匹配对于实数负载的匹配简单而实用。单一四分之一波长传输线阻抗匹配具有工作频率点单一，工作带宽窄的缺点，若需拓宽并降低反射系数只需要规律地增加匹配段级数即可。此时通过加匹配级数的，或者横截面连续变化等方式可以实现降低反射系数的目的，但是这种做法必然导致匹配电路的长度增加，无法顺应小型化的发展趋势。
而单一的四分之一波长传输线阻抗匹配的缺点就是带宽比较窄。实际情况可以根据具体的需求，采用一级或者多级的四分之一传输线匹配电路。采用单一四分之一波长传输线阻抗变换的方式，通常的做法是通过对四分之一波长的微同轴内导体的宽度和高度进行变化，实现特性阻抗的变化。对于RF MEMS加工工艺来说，MEMS采用电化学工艺，一层一层电镀加工厚的内外导体。对于需要精确控制高度实现阻抗变化的四分之一传输线的而言，采用电化学加工两个内导体存在较大的高度差，必然需要增加曝光，显影，涂胶，CMP等加工工序用以控制高度精度，从而导致加工复杂，成本提高。
此外制作微同轴传输线需采用标准光刻工艺光刻出条状或其他结构以支撑悬空的内导体。采用通过改变宽度的方法改变传输线特征阻抗的方法，避免的二次设计加工支撑介质。保证了足够了机械强度，而采用内导体宽度变化实现四分之一阻抗的变化的方式。两个不同宽度的内导体连接时，会出现较大的阶梯变化。这样会存在连接处出现较大的反射。使得反射系数抬高，增加传输系统的反射损耗，不利于微波传输系统低传输损耗的要求。采用单一四分之一波长微同轴传输线阻抗匹配的有报道，但是目前公开的文献资料均未对采用单一四分之一波长微同轴传输线阻抗匹配的器件和模块中传输线内导体阻抗如何改变以及两个内导体之间级联如何连接未有明确的表述。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微同轴传输线的阻抗匹配结构，以实现两个突变截面之间良好的匹配。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明实施例的第一方面提供了一种微同轴传输线的阻抗匹配结构，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构包括内导体，所述内导体包括：两个连接端，所述连接端包括第一连接面和第二连接面；调节端，所述第一连接面与所述调节端的截面大小相同，两个所述连接端的两个第一连接面分别连接所述调节端两端的截面，所述第二连接面与输入或输出导体的截面大小相同，两个所述连接端的两个第二连接面分别连接输入或输出导体；改变所述调节端的截面大小可改变所述微同轴传输线的特征阻抗。
在一些实施例中，所述第一连接面的中心点与所述第二连接面的中心点的连接线，与所述第一连接面和所述第二连接面垂直。
在一些实施例中，所述连接线与所述调节端的截面的中心点连接，所述连接线与所述输入或输出导体的截面的中心点连接。
在一些实施例中，所述连接端包括棱台，所述棱台的两侧设置有所述第一连接面和所述第二连接面。
在一些实施例中，所述连接端包括圆台，所述圆台的两侧设置有所述第一连接面和所述第二连接面。
在一些实施例中，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构还包括外壳，所述内导体设置于所述外壳内。
在一些实施例中，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构还包括支撑条，所述支撑条两端分别连接所述外壳内侧壁两端，所述内导体设置于所述支撑条上，所述支撑条为绝缘材料。
在一些实施例中，所述外壳和所述内导体均可采用钛金、铬金、铂金、钛铂金、铜或铝制成。
在一些实施例中，所述外壳等间隔开设有多个释放孔。
在一些实施例中，所述内导体的总长度为四分之一波长，所述内导体的总长度为所述调节端和两个所述连接端的长度之和，当所述连接端增长时，所述调节端减短，当所述连接端减短时，所述调节端增长。
根据本发明实施例的一种微同轴传输线的阻抗匹配结构，至少具有如下有益效果：
1、通过采用改变调节端的横截面积，而保持内导体长度不变的方式，进一步改变微同轴传输线的特征阻抗，优化了微同轴传输线不同阻抗的级联方式。
2、采用支撑条对内导体进行支撑，简化了加工流程，减小了加工误差，降低成本，提高效率，提高了产品的成品率。
3、采用四分之一传输线的两个连接端渐变阻抗匹配电路的方式，以实现两个突变截面之间良好的匹配。减少了反射损耗，提高了传输系统的传输性能。实现了RF MEMS系统性能达到最优。
4、采用连接线与输入或输出导体的截面的中心点连接的方式，增大了连接面积，提高传输线制造的结构可靠性。
5、采用四分之一传输线阻抗变化，简化了微同轴传输线阻抗匹配方式，在满足所需频段的基础上，避免采用多级匹配电路，增大尺寸，顺应小型化的发展趋势。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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他的附图。
图1为根据实施例的正视图；
图2为根据实施例的微同轴传输线与输入或输出导体连接的剖视结构示意图；
图3为根据实施例的A部放大图；
图4为根据实施例的连接端结构示意图。
附图标记说明如下：1、内导体；2、连接端；3、第一连接面；4、第二连接面；5、调节端；6、输入或输出导体；7、外壳；8、支撑条；9、释放孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“安装”、“相连”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
以下结合本说明书的附图1至图4，对本公开的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。
请参阅图2至图4。
根据一些实施例，本申请提供一种微同轴传输线的阻抗匹配结构，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构包括内导体1，所述内导体1包括：两个连接端2，所述连接端2包括第一连接面3和第二连接面4；调节端5，所述第一连接面3与所述调节端5的截面大小相同，两个所述连接端2的两个第一连接面3分别连接所述调节端5两端的截面，所述第二连接面4与输入或输出导体6的截面大小相同，两个所述连接端2的两个第二连接面4分别连接输入或输出导体6；改变所述调节端5的截面大小可改变所述微同轴传输线的特征阻抗。
基于上述实施例，所述内导体1的总长度为四分之一波长，所述内导体1的总长度为所述调节端5和两个所述连接端2的长度之和，当所述连接端2增长时，所述调节端5减短，当所述连接端2减短时，所述调节端5增长。内导体1整体的长度不变，需要调节特征阻抗时，则需要增大或减小调节端5的横截面积，也就是调节端5的粗细程度。调节端5的粗细调节完成后，需要与输入导体和输出导体连接，但是输入导体与输出导体与调节端5的横截面积不同，则需要一个过渡的连接结构，即本申请的连接端2，用于防止信号发生很大的损耗。在一些实施例中，连接端2的形状不固定，但是在连接端2与调节端5的连接处，需要连接端2的第一连接面3的面积与调节端5的横截面积相同；在连接端2与输入或输出导体6的连接处，需要连接端2的第二连接面4的面积与输入或输出导体6的横截面积相同。
进一步的，调节端5的两端都连接有连接端2，在一些实施例中，调节端5两端的连接端2形状及大小可以不同，调节端5两端的连接端2的第二连接面4根据需要连接的输入或输出导体6的横截面积大小来设定。如在一些实施例中，输入导体横截面积偏小时，对应需要连接的连接端2的第二连接面4根据输入导体的横截面来设定第二连接面4的大小及形状，需要吻合输入导体的横截面。输出导体横截面积偏小时，对应需要连接的连接端2的第二连接面4根据输出导体的横截面来设定第二连接面4的大小及形状，需要吻合输出导体的横截面。第一连接面3和第二连接面4根据输入或输出导体6的横截面来设置，可以是任意形状。
在另一些实施例中，如图2所示为输入或输出导体6的横截面积偏大时的连接示意图。
本申请具有如下优点：
1、通过采用改变调节端5的横截面积，而保持内导体1长度不变的方式，进一步改变微同轴传输线的特征阻抗，优化了微同轴传输线不同阻抗的级联方式。
2、采用四分之一传输线的两个连接端2渐变阻抗匹配电路的方式，以实现两个突变截面之间良好的匹配。减少了反射损耗，提高了传输系统的传输性能。实现了RF MEMS系统性能达到最优。
3、采用四分之一传输线阻抗变化，简化了微同轴传输线阻抗匹配方式，在满足所需频段的基础上，避免采用多级匹配电路，增大尺寸，顺应小型化的发展趋势。
根据一些实施例，所述第一连接面3的中心点与所述第二连接面4的中心点的连接线，与所述第一连接面3和所述第二连接面4垂直。
基于上述实施例，在优选的实施例中，连接端2的形状可以不固定，但是，第一连接面3的中心点与第二连接面4的中心点的连接线，此连接线与第一连接面3和所述第二连接面4垂直。以使得信号经过连接端2时，损耗可以降低至最小。
在一些实施例中，所述连接线与所述调节端5的截面的中心点连接，所述连接线与所述输入或输出导体6的截面的中心点连接。
基于上述实施例，采用连接线与输入或输出导体6的截面的中心点连接的方式，增大了连接面积，提高传输线制造的结构可靠性。
根据一些实施例，所述连接端2包括棱台，所述棱台的两侧设置有所述第一连接面3和所述第二连接面4。
基于上述实施例，可将连接端2设置为棱台，如图4所示，棱台平行的两个平面端作为第一连接面3和第二连接面4，棱台的每一个侧面都是等腰梯形，以使得连接线与第一连接面3和第二连接面4垂直，达到损耗最小。
根据一些实施例，所述连接端2包括圆台，所述圆台的两侧设置有所述第一连接面3和所述第二连接面4。
基于上述实施例，可将连接端2设置为圆台，圆台平行的两个平面端作为第一连接面3和第二连接面4。在当输入导体横截面和输出导体横截面为圆形时，可以采用圆台。
根据一些实施例，如图1所示，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构还包括外壳7，所述内导体1设置于所述外壳7内。
基于上述实施例，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构还包括支撑条8，所述支撑条8两端分别连接所述外壳7内侧壁两端，所述内导体1设置于所述支撑条8上，所述支撑条8为绝缘材料。
在一些实施例中，所述外壳7和所述内导体1均可采用钛金、铬金、铂金、钛铂金、铜或铝制成。
基于上述实施例，外壳7可以防止电磁波对外部电器造成电磁干扰，也可以对内导体1起到保护作用。内导体1设置于外壳7内，但内导体1与外壳7不接触，内导体1与外壳7之间为空气介质。内导体1的支撑条8采用标准光刻工艺光刻出条状结构或者其他结构以支撑悬空的内导体1。支撑条8由介电常数低的材料制成，并且具有良好的支撑作用。
根据一些实施例，如图1所示，所述外壳7等间隔开设有多个释放孔9。
基于上述实施例，在制作完成之前，外壳7内有制作过程留下的填充物，需要剥离液把光刻胶等填充物全部溶解，最后制作完成。而在不影响整体性能的情况下，等间隔的在外壳7开设多个释放孔9，以便剥离液与光刻胶充分反应，方便Release，释放孔9的形状包括但不限于矩形、正方形、圆形、菱形等形状，可以根据Release时间决定大小和形状。同时也减轻了整体的重量。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构包括内导体，所述内导体包括：
两个连接端，所述连接端包括第一连接面和第二连接面；
调节端，所述第一连接面与所述调节端的截面大小相同，两个所述连接端的两个第一连接面分别连接所述调节端两端的截面，所述第二连接面与输入或输出导体的截面大小相同，两个所述连接端的两个第二连接面分别连接输入或输出导体；
改变所述调节端的截面大小可改变所述微同轴传输线的特征阻抗。
2.根据权利要求1所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述第一连接面的中心点与所述第二连接面的中心点的连接线，与所述第一连接面和所述第二连接面垂直。
3.根据权利要求2所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述连接线与所述调节端的截面的中心点连接，所述连接线与所述输入或输出导体的截面的中心点连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述连接端包括棱台，所述棱台的两侧设置有所述第一连接面和所述第二连接面。
5.根据权利要求1至3任一项所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述连接端包括圆台，所述圆台的两侧设置有所述第一连接面和所述第二连接面。
6.根据权利要求1所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构还包括外壳，所述内导体设置于所述外壳内。
7.根据权利要求6所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述微同轴传输线的阻抗匹配结构还包括支撑条，所述支撑条两端分别连接所述外壳内侧壁两端，所述内导体设置于所述支撑条上，所述支撑条为绝缘材料。
8.根据权利要求6所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述外壳和所述内导体均可采用钛金、铬金、铂金、钛铂金、铜或铝制成。
9.根据权利要求6所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述外壳等间隔开设有多个释放孔。
10.根据权利要求1所述的微同轴传输线的阻抗匹配结构，其特征在于，所述内导体的总长度为四分之一波长，所述内导体的总长度为所述调节端和两个所述连接端的长度之和，当所述连接端增长时，所述调节端减短，当所述连接端减短时，所述调节端增长。
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