CN1291519C - 线路变换器、高频组件及线路变换器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种线路变换器及其制造方法。所述线路变换器被构造成使得能够平行于通过立体波导传送之电磁波的传送方向布置平面回路。具有在介电基板上形成之平面回路的所述立体波导的耦合特性不会受到该波导及电路组配精度的影响。并且线路变换特性不受制作介电基板中变化的影响。在介电基板(3)上所形成的结合线图样段(14k，15k)附近的介电基板边缘处，形成切口(N1，N2)。通过在用为母板的陶瓷坯片冲打多个通孔、焙烧该母板并利用穿过各通孔的切割划线切割该母板，而形成所述切口(N1，N2)。
Description
技术领域
本发明涉及微波波带或毫米波带中传输线路用的线路变换器，以及制造所述线路变换器的方法。
背景技术
专利文献1公开了一种线路变换器，它包括用介电基板形成的平面电路，和用于在三维空间内传送电磁波的立体波导，以实现平面电路到波导的变换。
专利文献1公开的线路变换器是以如下方式构成的。在介电基板上形成微带线，以实现将平面电路和介电基板部分地插入一终端短路波导内，以使该终端短路波导在与H平面垂直的面内被分成两段。
对于同一受让人的日本专利申请No.2003-193156记载了一种线路变换器，它包括平行于立体波导之E平面并几乎在该立体波导的中间布置的介电基板；用作立体波导遮断区域的导体图样段；以及被包含在所述介电基板的导体图样内的结合线图样段。
所述专利文献1即日本未审专利申请公开No.60-192401。
发明内容
上述线路变换器中将微带线插入波导中，从而使该微带线垂直于波导的H平面，为的是使微带线的阻抗与波导阻抗匹配，因而必须使被插入的微带线端部侧面上的电抗为0，所述端部是用作悬挂线的结合线图样段。为将结合线图样段的电抗设定为0，利用波导中下述两段阻抗设计所述的匹配：
(1)波导中短路部分(包含利用波导遮断特性结构的短路结构)的阻抗；
(2)介电基板中不存在微带线部分(介电基板边缘)的阻抗。
由所述结合线图样段与短路部分之间的比例关系限定上述阻抗(1)。由所述结合线图样段与基板边缘之间的位置关系限定上述阻抗(1)。有如下面将要述及的，所述结合线图样段与基板边缘之间的位置关系的缺点在于，由于制作介电基板方法的原因而不能得到高精度的定位。
以如下方式形成包含上述结合线图样段的介电基板，在用为母板的陶瓷坯片上形成许多导体图样；焙烧所述母板；这之后按规则的间隔将焙烧过的母板切割成各个介电基板。
在切割焙烧过的母板时，根据自动切割，将基准点设定在任意部分，比如所述母板的一端，相对于基准点按预定的间隔切割所述母板。由于母板会因焙烧而收缩，所以要考虑收缩比率来确定各间隔。
然而，焙烧时会使母板的收缩比率有较大的变化。切割线之间的间隔会偏离布置在待切割母板上的相应导体图样。因此，随着切割线与母板的基准点之间距离越大，与母板上相应导体图样的偏离越大。譬如，在利用母板的一端作为基准点切割母板时，母板的收缩变化明显地影响另一端附近的切割线。另外，随着焙烧中母板的收缩比率与设定值之间的差别越大，所述偏离也会变得更明显。
当介电基板的每个边缘与结合线图样段之间的空间与设计值不同时，会使传输线图样段一侧上的结合线图样段的电抗增大，从而，引起立体波导与平面电路之间阻抗的不匹配。令人遗憾的是不能得到预先确定的线路变换特性。
本发明的目的在于提供一种线路变换器，其中，使介电基板中形成的结合线图样段与介电基板相应边缘之间位置关系的变化最小，以稳定平面线路到波导变换器的特性。
本发明提供一种线路变换器，包括立体波导和平面回路，以实现平面回路到波导的变换，所述立体波导在三维空间内传送电磁波，通过在介电基板上形成预定的导体图样而构成所述平面回路，其中，平行于立体波导的E平面并把所述介电基板几乎安置在立体波导的中间，所述介电基板上的导体图样包括：结合线图样段，该图样段与通过立体波导传送的信号电磁耦合；以及从所述结合线图样段延伸的传输线图样段；并且所述介电基板的边缘在所述结合线图样段附近具有切口，该切口的侧面平行于所述结合线图样段的信号传送方向，所述侧面的长度等于或大于立体波导E平面宽度方向的线度。
此外，本发明提供一种包含具有上述结构之线路变换器的高频组件。
按照本发明，在作为母板的陶瓷坯片中形成许多导体图样和通孔，使每个通孔以预定间隔布置在相应结合线图样段附近，所述作为母板的陶瓷坯片受到焙烧，并沿着通过多个通孔的线切割经焙烧的母板，从而限定每个结合线图样段与介电基板的相应边缘之间的位置关系。
如上所述，在介电基板上形成的结合线图样段附近的介电基板每个边缘处形成切口。可将这些切口形成为母板中的通孔，以切割成各个介电基板。可在焙烧母板之前形成这些通孔。因此，即使在自动切割时，各切割线相对偏移，每个结合线图样段与在相应介电基板边缘处布置在所述结合线图样段附近的切口之间的位置关系也不会受到各切割线偏移的影响。于是，在传输线图样段一侧上的结合线图样段的电抗接近于0。这导致平面回路与立体波导之间的阻抗匹配。从而，可以实现具有稳定的线路变换特性的线路变换器。
平行于结合线图样段的信号传送方向的切口侧面的长度大于立体波导的E平面的宽度。因此，即使在沿着结合线图样段的信号传送方向设置切口(母板中的通孔)时，结合线图样段与介电基板边缘(切口)之间的位置关系也是恒定不变的。因此，可以得到稳定的线路变换特性。
附图说明
图1是表示第一实施例线路变换器中所用介电基板结构的示意图；
图2是表示所述线路变换器结构的示意图；
图3是表示介电条与介电基板之间关系的局部透视图；
图4是制作线路变换器所用介电基板时使用的母板示意图；
图5是第二实施例线路变换器结构的分解透视图；
图6是包含第一实施例线路变换器的毫米波雷达组件的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照图1-4描述第一实施例线路变换器和制作线路变换器的方法。
图1表示用作线路变换器组件的介电基板的结构。其中图1(A)为介电基板的俯视图，图1(B)为仰视图，而图1(C)为图1(B)中虚线所示部分的放大视图。介电基板3的上表面上形成有接地导体21、芯片连接电极22-26，以及外部连接电极27-29。芯片8的各接线端分别被焊接在芯片连接电极22-26上。
如图1(B)所示，在介电基板3的下表面上形成有接地导体11、传输线导体14a和15a、连接线导体14k和15k、传输线导体16，17a和17b。所述连接线导体14k和15k每条对应于一个连接线图样段。
在介电基板3的一个边缘处的连接线导体14k附近形成有切口N1。类似地，在介电基板3的另一边缘处的另一连接线导体15k附近形成有切口N2。切口N1的一个侧边E1与连接线导体14k的信号传送方向平行。切口N2的一个侧边E2与连接线导体15k的信号传送方向平行。
接地导体11被布置在连接线导体14k附近。在接地导体11的这个边缘形成多个通孔V，用以使上下接地导体11和21在介电基板3上电连接。类似地，接地导体11的另一边缘被设置在连接线导体15k附近。在这一边缘形成多个通孔，用以使上下接地导体11和21电连接。
图2表示线路变换器。为了表示其上形成有各连接线导体的表面，颠倒所述线路变换器。图2(A)是所述线路变换器的俯视图，略去它的下部导电板，图2(B)是沿图2(A)中B-B线的剖面图，而图2(C)是它沿图2(A)中C-C线的剖面图。图3是上下两个介电条与介电基板之间关系的局部透视图。下部导电板1中形成有槽，其中安装有下介电条6。类似地，上部导电板2中形成有槽，其中安装有上介电条7。在将所述下介电条6和上介电条7分别安装到下部导电板1和上部导电板2中的槽内之后，将介电基板3夹置于下部导电板1与上部导电板2之间，利用其间的基板3使介电条6与另一介电条7相对，从而形成介电填充波导(DFWG)，这将被简称为波导。
与该波导的下部导电板1和上部导电板2当中每一个平行的平面ES对应于E平面，所述E平面与用为电磁波传播方式的TE10模式的电场平行。按照这种方式，使介电基板3与E平面平行且几乎布置在波导的中部。
图1中所示的每个切口N1和N2的侧面E1和E2分别与连接线导体14k和15k平行。所示每个侧面E1和E2的长度等于或长于E平面ES宽度方向的线度。
如图1所示，其中形成有连接线导体14k那部分的背面(介电基板3的上表面)，即面对下部导电板1的表面上不形成接地导体21(给出一间隔)。这一间隔部分起悬挂线(suspended line)的作用。这一悬挂线与包含介电条6和7以及导电板1和2的波导的传播方式电磁耦合。
如图2(C)所示，下导电板1中，沿着介电基板3上的连接线导体14k和传输线导体14a形成传输线的沟槽G12。传输线沟槽G12在信号线一侧于微带线附近提供预定的空间，并屏蔽其它模式，比如更高级模式。在上导电板2中形成扼流圈沟槽G22。具有上述结构的导电板1叠置于具有上述结构的导电板2上，从而减少二板间内表面缝隙的辐射损耗。
与对应于连接线导体15k的悬挂线耦合的另一波导具有同样的结构。
以下将参照图6描述毫米波雷达组件举例，作为本发明高频组件的实施例。
通过传输线导体16把由图1所示外部连接电极27提供的信号传播给连接导体24。按照本实施例，图1中的芯片8包括×2乘法器MLT、放大器AMPa、AMPb、定向耦合器CPL和放大器AMPc。
参照图6，压控振荡器VCO产生38-GHz频带的信号并按照调制输入信号调制输出信号的频率。×2乘法器MLT倍频输入信号的频率，输出76GHz频带的信号。放大器AMPa、AMPb放大来自×2乘法器MLT的输出信号。定向耦合器CPL按预定的功率分配比率把放大器AMPb的输出信号分配给放大器AMPc和混频器MIX。放大器AMPc放大由定向耦合器CPL所提供信号的功率，然后对发送单元TX-OUT产生放大信号。混频器MIX使由接收单元RX-IN接收的信号与定向耦合器CPL提供的信号(本地信号)混合，然后对放大器IF-AMP产生最终的信号，用作所接收信号的中间频率信号。放大器IF-AMP放大所接收信号的中间频率信号，然后对接收电路产生最终信号，用作IF输出信号。
信号处理电路(未示出)根据压控振荡器VCO的调制信号与所接收信号的中间频率信号之间的关系，检测到目标的距离和相对速度。
图4表示要切割成介电基板3的母板。图4中的虚线VL0-VL4′和HL0-HL4表示母板30的切割划线。在通过沿着竖直的和水平的切割划线切割所述母板得到的每个分开部件上形成图1所示的导体图样。在每个分开部件与相邻分开部件之间形成通孔H1和H2。参照图4，切割划线VL3穿过右上介电基板分开部件3′与左面的相邻介电基板分开部件之间形成的通孔H1。切割划线HL1穿过介电基板分开部件3′与相邻下部介电基板分开部件之间形成的通孔H2。
母板30烧制时的收缩率较为明显地随着各种参数而变。将通孔H1和H2的大小确定为使得即使所述收缩率相对于设计中心最大或者相对于此为最小，每条切割划线也穿过相应通孔H1和H2的构成区域。因此，总可以使图1中切口N1与连接线导体14k之间或者切口N2与连接线导体15k之间的间隔(图1(C)中的da)保持一定。虽然间隔da要随着母板30的收缩率变化，但间隔da不会受到所述各条切割划线相对母板30移位的影响。因此，间隔da的变化不会表现出问题。
下面描述制作线路变换器的方法。如图4所示，通过厚膜印制法，在用作母板的陶瓷坯片上形成多个导体图样。继而，通过冲孔加工形成通孔H1和H2。
这之后，使母板30受到焙烧，得到陶瓷母板。
如图4所示，利用竖直的和水平的切割划线VL0-VL4′和HL0-HL4，把母板30切割成各个介电基板3。
在每个介电基板3上安装图1所示的芯片8。
这之后，有如图2和3所示，将介电条6和7分别嵌入下部和上部导电板1和2的沟槽中。然后，将介电基板3安装在所述下部和上部导电板1和2之间。
当传输信号的频率处于76GHz频带时，图1和2中各部件的尺寸如下：
w：3.0
db：0.5
da：0.6
L：0.2
t：0.2
Hd：1.8
wg：1.2
wd：1.2
R：0.5
这里的各个尺寸都是以mm表示的。
以下参照图5描述第二实施例的线路变换器。
参照图5，在介电基板3的上表面上形成包含连接线导体13k和传输线导体13a的导体图样。在除去与连接线导体13k相应部分的介电基板3的下表面上，形成接地导体。
在介电基板3的一个边缘处的连接线导体13k附近形成有切口N。按照第二实施例，通过对作为母板的陶瓷坯片冲片，形成多个通孔，再焙烧该陶瓷坯片，这之后使母板经过切割，从而形成各切口N。
将上下波导片9和10组装成为短路波导。介电基板3具有沟槽12。把介电基板3安装在波导片9和10之间，通过沟槽12使波导片9和10之间发生短路。由支撑金属板18支撑介电基板3。
如上所述，也可以将本发明应用于空腔波导，用作立体波导。
Claims (3)
1.一种线路变换器，包括立体波导和平面回路，以实现平面回路到波导的变换，所述立体波导在三维空间内传送电磁波，通过在介电基板上形成预定的导体图样而构成所述平面回路，其中，
平行于立体波导的E平面将所述介电基板安置在立体波导的中间；
所述介电基板上的导体图样包括：结合线图样段，该图样段与通过立体波导传送的信号电磁耦合；以及从所述结合线图样段延伸的传输线性图段；并且
所述介电基板的边缘在所述结合线图样段附近具有切口，该切口的侧面平行于所述结合线图样段的信号传送方向，所述侧面的长度等于或大于立体波导E平面宽度方向的线度。
2.一种高频组件，其中，所述组件包含权利要求1的线路变换器。
3.一种制造权利要求1的线路变换器的方法，所述制造方法包括如下步骤：
在用作母板的陶瓷坯片中形成多个导体图样和通孔，将每个通孔以预定的间隙布置在相应的结合线图样段附近；
焙烧该母板；
沿着切割划线并穿过通孔切割经焙烧的母板，使所述焙烧的母板中的每个通孔用作所述切口。
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