CN115051131B - 介质集成悬置平行带线到屏蔽gcpw差分对的宽带过渡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质集成悬置平行带线到屏蔽GCPW差分对的宽带过渡，在金属层5和金属层6平行布线，在经过界面M‑M’时，金属层5的导带弯折后与横向的屏蔽背地共面波导相连，然后与端口5相连接；金属层6的导带弯折后与纵向的屏蔽背地共面波导相连，然后与端口5’相连接；两层的屏蔽背地共面波导是互相垂直的形式；本发明提供的介质集成悬置平行带线(SISPSL)到屏蔽GCPW的过渡，实现了介质集成悬置平行带线与屏蔽背地共面波导在同一多层印制电路板平台的集成和互连，频率范围宽。
Description
技术领域
本发明涉及微波传输技术领域，具体涉及一种介质集成悬置平行带线到屏蔽背地共面波导(Shielded Grounded Coplanar Waveguide,Shielded GCPW)差分对的宽带过渡。
背景技术
差分过渡结构主要用来对SISPSL差分电路进行测试。差分过渡结构的设计需要与相应的介质集成悬置平行带线结构相适应。当前业内人们研制了一种基于多层印制电路板的具有自封装效果的介质集成悬置平行带线结构，该结构中，将传统双面平行带线内嵌于多层结构内，通过顶部金属层如金属层1和金属层2，以及底部金属层如金属层9和金属层10，以及贯穿于多层的金属化通孔2，将构成一个近乎理想的电磁屏蔽环境，从而最大限度地减少内部平行带线的辐射损耗，实现平行带线电路的自封装。然而，由于平行带线采用了新结构，因此，需要设计相应的过渡结构，以满足过渡结构主要用来对介质集成悬置平行带线(substrate integrated suspended parallel strip line，SISPSL)差分电路进行测试的使用需要。
发明内容
基于上述需求，本发明的目的在于提出一种介质集成悬置平行带线到屏蔽GCPW差分对的宽带过渡。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种介质集成悬置平行带线到屏蔽GCPW差分对的宽带过渡，具体技术方案如下：
一种介质集成悬置平行带线到屏蔽GCPW差分对的宽带过渡，在金属层5和金属层6平行布线，在经过界面M-M’时，金属层5的导带弯折后与横向的屏蔽背地共面波导相连，然后与端口5相连接；金属层6的导带弯折后与纵向的屏蔽背地共面波导相连，然后与端口5’相连接；两层的屏蔽背地共面波导是互相垂直的形式；
端口1和端口1’分别连接介质集成悬置平行带线的两条信号导带，他们分别位于金属层5和金属层6上，端口5连接位于金属层5上的屏蔽GCPW，端口5’连接位于金属层6上的屏蔽GCPW，介质集成悬置平行带线和屏蔽GCPW在MM’平面进行互相连接，此处的屏蔽背地共面波导为屏蔽形式；
在差模工作状态下，端口1和端口1’等幅反相，端口5和端口5’也等幅反相，在使用过程中，端口1和端口1’作为一组差分对，直接与介质集成悬置平行带线电路进行连接；而端口5和端口5’分别作为单端端口，与外部测试连接器以及电缆连接。
其中，所述过渡结构为两个，两个过渡结构背靠背相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，本发明提供的介质集成悬置平行带线(SISPSL)到shielded GCPW的过渡，实现了介质集成悬置平行带线与屏蔽背地共面波导在同一多层印制电路板平台的集成和互连，频率范围宽。
附图说明
图1是本申请介质集成悬置平行带线(SISPSL)到屏蔽背地共面波导(shieldedGCPW)的过渡结构的三维结构示意图；
图2是图1中NN’截面处的介质集成悬置平行带线(SISPSL)处的横截面示意图。
图3是图1中与端口5相连的屏蔽背地共面波导(shielded GCPW)横截面示意图。
图4是图1中与端口5’相连的屏蔽背地共面波导(shielded GCPW)横截面示意图。
图5是介质集成悬置平行带线(SISPSL)到屏蔽背地共面波导(shielded GCPW)的过渡组成的背靠背过渡结构。
图6是介质集成悬置平行带线(SISPSL)到屏蔽背地共面波导(shielded GCPW)过渡的背靠背结构的散射参数仿真示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1-图6所示，本发明实施例提出了一种介质集成悬置平行带线(SISPSL)到屏蔽背地共面波导(Shielded Grounded Coplanar Waveguide,Shielded GCPW)差分对的宽带过渡结构，如图1所示。在N-N’界面和M-M’界面之间的区域内分布的是介质集成悬置平行带线，由于其是平衡传输线，所以在金属层5和金属层6平行布线，在经过界面M-M’时，金属层5的导带弯折后与横向的屏蔽背地共面波导相连，然后与端口5相连接；金属层6的导带弯折后与纵向的屏蔽背地共面波导相连，然后与与端口5’相连接；两层的屏蔽背地共面波导是互相垂直的形式。
需要说明的是，N-N’界面为SISPSL部分处任意与SISPSL垂直的截面。M-M’界面为屏蔽GCPW与SISPSL连接处的截面，与N-N’界面平行。
端口1和端口1’分别连接介质集成悬置平行带线的两条信号导带，他们分别位于金属层5和金属层6上。端口5连接位于金属层5上的屏蔽GCPW，端口5’连接位于金属层6上的屏蔽GCPW。介质集成悬置平行带线和屏蔽GCPW在MM’平面进行互相连接。此处的屏蔽背地共面波导为屏蔽形式，即屏蔽背地共面波导(Shielded Grounded Coplanar Waveguide,GCPW)，如图3和图4所示。图3和图4分别对应的是端口5和端口5’的屏蔽背地共面波导的横截面视图。
在差模工作状态下，端口1和端口1’等幅反相，端口5和端口5’也等幅反相。在实际使用过程中，端口1和端口1’作为一组差分对，直接与介质集成悬置平行带线电路进行连接；而端口5和端口5’分别作为单端端口，与外部测试连接器以及电缆连接。该差分过渡结构主要用来对SISPSL差分电路进行测试。
对于图1的过渡结构，为了方便测试，将两个过渡进行背靠背相连，得到如图5所示的背靠背过渡结构。由于外部测试系统通常选择50Ω的特性阻抗，因此屏蔽背地共面波导的阻抗设为Zc＝50Ω。在差模信号传输时，端口1和端口1’的电压幅值相等且相位相反，此时的介质集成悬置平行带线的差分阻抗为Zd＝100Ω。如图6所示，该背靠背差分过渡实现了大于40GHz的频率带宽。
本申请中的介质集成悬置平行带线(SISPSL)，应用于如下电路板中，所述电路板为多层印刷电路板，包括5层介质基板和10层金属层，5层介质基板从上至下分别命名为介质基板1、介质基板2、介质基板3、介质基板4、介质基板5，10层金属层分别命名为金属层1-金属层10，所述介质基板2和介质基板4挖空形成两个空气腔体，将传统双面平行带线的两层金属导体分别内置于金属层5和金属层6上，同时，介质基板3进行局部挖除介质用于减小金属损耗，传统双面平行带线内嵌于多层结构内，通过顶部金属层如金属层1和金属层2以及底部金属层如金属层9和金属层10，以及贯穿于多层的金属化通孔2，构成一个近乎理想的电磁屏蔽环境；其中，所述介质基板3相对介电常数2.2，厚度0.254mm，其余四层介质基板相对介电常数4.4，厚度0.6mm。
需要说明的是，本申请中未详述的技术方案，采用公知技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种介质集成悬置平行带线到屏蔽GCPW差分对的宽带过渡结构，其特征在于，在金属层5和金属层6平行布线，在经过界面M-M’时，金属层5的导带弯折后与横向的屏蔽背地共面波导相连，然后与端口5相连接；金属层6的导带弯折后与纵向的屏蔽背地共面波导相连，然后与端口5’相连接；两层的屏蔽背地共面波导是互相垂直的形式；
端口1和端口1’分别连接介质集成悬置平行带线的两条信号导带，他们分别位于金属层5和金属层6上，端口5连接位于金属层5上的屏蔽GCPW，端口5’连接位于金属层6上的屏蔽GCPW，介质集成悬置平行带线和屏蔽GCPW在MM’平面进行互相连接，此处的屏蔽背地共面波导为屏蔽形式；
在差模工作状态下，端口1和端口1’等幅反相，端口5和端口5’也等幅反相，在使用过程中，端口1和端口1’作为一组差分对，直接与介质集成悬置平行带线电路进行连接；而端口5和端口5’分别作为单端端口，与外部测试连接器以及电缆连接；
所述过渡结构为两个，两个过渡结构背靠背相连；
其中，在N-N’界面和M-M’界面之间的区域内分布的是介质集成悬置平行带线；所述N-N’界面为介质集成悬置平行带线部分处任意与介质集成悬置平行带线垂直的截面；
M-M’界面为屏蔽GCPW与介质集成悬置平行带线连接处的截面，与N-N’界面平行。
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