CN204424433U - 一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦 - Google Patents

一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦 Download PDF

Info

Publication number
CN204424433U
CN204424433U CN201520132527.XU CN201520132527U CN204424433U CN 204424433 U CN204424433 U CN 204424433U CN 201520132527 U CN201520132527 U CN 201520132527U CN 204424433 U CN204424433 U CN 204424433U
Authority
CN
China
Prior art keywords
gradual change
microstrip line
change microstrip
ground structure
defect ground
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201520132527.XU
Other languages
English (en)
Inventor
郭金翠
许胜华
曾三友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN201520132527.XU priority Critical patent/CN204424433U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204424433U publication Critical patent/CN204424433U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Waveguides (AREA)

Abstract

本实用新型提供了一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦，包括扁平介质板，所述介质板的上表面贴合有渐变微带线Ⅰ，下表面贴合有渐变微带线Ⅱ，所述渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ均为由2条相互平行且长度不同的直边和2条向内凹的相互对称的曲边构成的左右对称的闭合区域，所述闭合区域为金属导体层；渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ的短直边对齐且长度相同，渐变微带线Ⅱ和渐变微带线Ⅰ的长直边对齐；所述渐变微带线Ⅱ的表面设有关于其对称轴对称的哑铃状缺陷地结构。本实用新型通过微带线平行双线的变化实现不平衡端到平衡端的过渡，可以改善由于微带巴伦长度远小于半波长时，无法解决低频段的反射系数变差的问题，实现微带巴伦的小型化。

Description

一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦
技术领域
本实用新型涉及一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦，属于天线工程技术领域。
背景技术
演化天线研究开始于1990s，近年随着智能算法的不断改进，计算机运算速度增加，电磁仿真软件的改进，演化天线研究发展很快。NASA演化天线自动设计软件设计的天线因优于传统天线而在2006年发射的ST5卫星上获得成果应用。从此之后演化天线在军事航空领域有着广泛的应用，巴伦作为天馈系统的重要组件，演化研究也越来越热。
随着无线电通信技术的快速发展，双臂螺旋天线、偶极子天线等平衡天线应用的越来越广泛，而平衡天线往往需要从非平衡到平衡传输线的转换。在平衡天线的设计中，馈源的平衡馈电及天线与馈线之间的阻抗匹配也是必须的，如双臂螺旋天线，阿基米德天线的设计等。随着通信天线集成度越来越高，天线在整个系统的空间越来越小。对应的巴伦尺寸也会变小，当我们使用常规的微带渐变线的时候，往往尺寸需要大于最小频率的半波长。当尺寸被压缩后，其低频段的性能将会下降。为此提供了一种在巴伦小尺寸时的改进方案。
为了提高巴伦性能，在微带巴伦的设计方面国内外专家探索了各种方法，并验证了这种方法的有效性。美国的Bernard提出一种基于chebyshev渐变线的微带，其渐变长度采用最小频率的半波长。虽然有很好的效果，但是对于目前天线系统小型化的趋势下，已经不能满足要求。
Syed等人在在其“Klopfenstein Tapered 2-18GHz Microstrip Balun”(IEEE Proceedingsof 2012 9th International Bhurban Conference on Applied Sciences&Technology(IBCAST))中提出了依靠klospfenstein渐变线设计的微带巴伦，其渐变长度为35mm在2-18G范围内取得了比较好的效果。然而当按照同样的方法设计微带巴伦的时候，将其尺寸压缩至25mm的时候，在低频段处反射系数变差。Pedro等人在其“Analysis and Synthesis ofDouble Sided Parallel Strip Transitions”(IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVETHEORY AND TECHNIQUES)中提出利用多段三次样条围成的渐变线巴伦，渐变长度为30mm，相比于经典的klospfenstein渐变线设计的微带巴伦在部分频段有一定的优化，但是其也无法解决在压缩长度后低频段的反射系数不好的事实。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦，在介质板的正反面均设置渐变微带线，且其中一个渐变微带线上设置缺陷地结构，通过这种微带线到平行双线的变化实现不平衡端到平衡端的过渡，可以改善由于微带巴伦长度远小于半波长时，无法解决低频段的反射系数变差的问题，实现微带巴伦的小型化。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦，包括扁平介质板，所述介质板的上表面贴合有渐变微带线Ⅰ，下表面贴合有渐变微带线Ⅱ，所述渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ均为由2条相互平行且长度不同的直边和2条向内凹的相互对称的曲边构成的左右对称的闭合区域，所述闭合区域为金属导体层；渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ的短直边对齐且长度相同，渐变微带线Ⅱ和渐变微带线Ⅰ的长直边对齐，渐变微带线Ⅱ长直边的长度w2是渐变微带线Ⅰ长直边的长度w3的3到6倍；所述渐变微带线Ⅱ的表面设有关于其对称轴对称的哑铃状缺陷地结构，所述缺陷地结构的两头位于对称轴两侧。
所述介质板为去掉相邻两角的左右对称的扁平矩形板，去掉相邻两角后的侧边与渐变微带线Ⅰ的短直边对齐且长度相同，所述侧边的对边与渐变微带线Ⅰ的长直边对齐。
所述缺陷地结构由3个长边依次相接的矩形组成，其中位于两端的2个矩形的长边长度a大于中间的矩形的长边长度g。
所述介质板的厚度h为1mm，介质板的长边的长度L为25mm，介质板的短边的长度w1为20mm，渐变微带线Ⅰ的短直边的长度w4为1.36mm，缺陷地结构的上方矩形的短边长度b为1.806mm，缺陷地结构的两端的矩形距离渐变微带线Ⅰ对称轴较远的一个长边到渐变微带线Ⅰ对称轴的距离y1为2.214mm，缺陷地结构的两端的矩形距离渐变微带线Ⅰ长直边较近的短边到渐变微带线Ⅰ长直边的距离x1为0.487mm，缺陷地结构的两端的矩形的长边到渐变微带线Ⅰ对称轴的距离y2为0.318mm，a为2.011mm，g为1.857mm，w2为18mm，w3为3.1mm。
所述介质板的介电常数为2.2。
本实用新型基于其技术方案所具有的有益效果在于：
(1)本实用新型的渐变微带线Ⅱ起始宽度w2为渐变微带线Ⅰ的起始宽度w3的3～6倍，通过正反面渐变线的变化，使得阻抗从端口1平缓地过渡到端口2，从而实现阻抗从50欧姆到120欧姆的渐变，当渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ过渡到端口2的时候，渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ的宽度w4相同，通过这种微带线到平行双线的渐变实现不平衡端到平衡端的过渡；
(2)本实用新型的介质板为去掉相邻两角的左右对称的扁平矩形板，是为了和部分后续系统(锥形螺旋天线)的顺利匹配；
(3)本实用新型的缺陷地结构利用在渐变微带线Ⅱ也就是接地板上刻蚀缺陷的图形，尤其是两端大中部小的哑铃状，从而扰乱接地板上传导电流的分布，该扰乱的电流分布能够改变传输线的特性，缺陷地结构使得微带传输表现出慢波特性，采用这种结构的传输线在相同的物理长度下，比普通传输线具有更长的电长度，因此缩小了巴伦的尺寸；
(4)本实用新型结构简单，体积小，尤其适用于天馈系统空间尺寸有高要求的场景。
附图说明
图1是一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦的正面结构示意图。
图2是一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦的反面结构示意图。
图3是渐变微带线Ⅱ的正面结构示意图。
图4是一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦的端口1的反射系数仿真结果图。
图5是一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦与无缺陷地结构的微带巴伦的反射系数仿真结果对比图。
图6是一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦的端口1的插入损耗仿真结果图。
图7是介质板的结构示意图。
图中：1-介质板，2-渐变微带线Ⅰ，3-渐变微带线Ⅱ，4-缺陷地结构，5-SMA接头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型提供了一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦，包括扁平介质板1，所述介质板的介电常数为2.2。参照图1、图2和图3，所述介质板的上表面贴合有渐变微带线Ⅰ2，下表面贴合有渐变微带线Ⅱ3，所述渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ均为由2条相互平行且长度不同的直边和2条向内凹的相互对称的曲边构成的左右对称的闭合区域，所述闭合区域为金属导体层；渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ的短直边对齐且长度相同，渐变微带线Ⅱ和渐变微带线Ⅰ的长直边对齐，渐变微带线Ⅱ长直边的长度w2是渐变微带线Ⅰ长直边的长度w3的3到6倍；所述渐变微带线Ⅱ的表面设有关于其对称轴对称的哑铃状缺陷地结构4，所述缺陷地结构的两头位于对称轴两侧。所述缺陷地结构通过在渐变微带线Ⅱ上蚀刻实现。
渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ长直边的一侧为端口1，用于接SMA接头5，渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ均对应与SMA接头的内芯和外部焊接进行馈电。渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ短直边的一侧为端口2，用于接双臂螺旋天线或者其他平衡天线。
所述介质板可以是去掉相邻两角的左右对称的扁平矩形板——即如图7所示，所述介质板具有6个边AB、BC、CD、DE、EF和FA，其中FA和CD相互平行且CD的长度小于FA的长度，AB和EF相互平行且长度相等，AB和FA相互垂直，BC和DE左右对称。去掉相邻两角后的侧边与渐变微带线Ⅰ的短直边对齐且长度相同，所述侧边的对边与渐变微带线Ⅰ的长直边对齐，所述侧边即CD边，其对边即FA边。
所述缺陷地结构可以由3个长边依次相接的矩形组成，其中位于两端的2个矩形的长边长度a大于中间的矩形的长边长度g。
当本实施例的缺陷地结构的新型演化微带巴伦的尺寸为以下设置时，效果较好：所述介质板的厚度h为1mm，介质板的长边的长度L为25mm，介质板的短边的长度w1为20mm，渐变微带线Ⅰ的短直边的长度w4为1.36mm，缺陷地结构的上方矩形的短边长度b为1.806mm，缺陷地结构的两端的矩形距离渐变微带线Ⅰ对称轴较远的一个长边到渐变微带线Ⅰ对称轴的距离y1为2.214mm，缺陷地结构的两端的矩形距离渐变微带线Ⅰ长直边较近的短边到渐变微带线Ⅰ长直边的距离x1为0.487mm，缺陷地结构的两端的矩形的长边到渐变微带线Ⅰ对称轴的距离y2为0.318mm，a为2.011mm，g为1.857mm，w2为18mm，w3为3.1mm。
端口1输入阻抗为50欧姆，渐变微带线Ⅱ起始宽度w2为渐变微带线Ⅰ的起始宽度w3的3～6倍，通过正反面渐变线的变化，使得阻抗从端口1的50欧姆平缓的过渡到端口2的120欧姆。当渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ过渡到端口2的时候，渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ的宽度w4相同，通过这种平行双线实现不平衡端到平衡端的过渡。渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ的外轮廓中的2条曲边遵循简化后的klospfenstein渐变线，公式为：
z = z 1 exp { 1 2 ln ( Z 2 Z 1 ) [ sin ( π ( X L - 1 2 ) ) + 1 ] }
其中Z表示微带线的阻抗随着X的变化时的微带线的阻抗，Z1和Z2分别表示端口1和端口2的阻抗，X表示微带线距离O的距离，O为微带线和对称轴的交点。
之所以去掉端口2附近的介质板是为了能和部分后续系统(锥形螺旋天线)的顺利匹配。
宽频带微波信号从输入端口1进入渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ，通过渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ，实现阻抗的变换，由渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ转换为平行双线的微带线，实现两路信号相位差为180度，实现了信号从不平衡到平衡的转换。
本实用新型的一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦的性能可从图4看出，x轴表示频率，y轴表示反射系数的值，m1和m2表示三个频点的反射系数，freq表示频率，实现了从2GHz到6GHz的超宽带性能，带宽为4GHz，反射系数均低于-15dB。
根据图5可知，没有加入DGS(缺陷地结构)的微带巴伦在低频段的反射系数明显高于-15dB，效果差于本实用新型的一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦。
本实用新型的一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦的端口1的插入损耗仿真结果图如图6所示，x轴表示频率，y轴表示反射系数的值，m1和m2表示三个频点的插入损耗。根据图6可知，插损性能在2～6G，均高于-0.5dB，效果较好。

Claims (5)

1.一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦，包括扁平介质板，其特征在于：所述介质板的上表面贴合有渐变微带线Ⅰ，下表面贴合有渐变微带线Ⅱ，所述渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ均为由2条相互平行且长度不同的直边和2条向内凹的相互对称的曲边构成的左右对称的闭合区域，所述闭合区域为金属导体层；渐变微带线Ⅰ和渐变微带线Ⅱ的短直边对齐且长度相同，渐变微带线Ⅱ和渐变微带线Ⅰ的长直边对齐，渐变微带线Ⅱ长直边的长度w2是渐变微带线Ⅰ长直边的长度w3的3到6倍；所述渐变微带线Ⅱ的表面设有关于其对称轴对称的哑铃状缺陷地结构，所述缺陷地结构的两头位于对称轴两侧。
2.根据权利要求1所述的缺陷地结构的新型演化微带巴伦，其特征在于：所述介质板为去掉相邻两角的左右对称的扁平矩形板，去掉相邻两角后的侧边与渐变微带线Ⅰ的短直边对齐且长度相同，所述侧边的对边与渐变微带线Ⅰ的长直边对齐。
3.根据权利要求1所述的缺陷地结构的新型演化微带巴伦，其特征在于：所述缺陷地结构由3个长边依次相接的矩形组成，其中位于两端的2个矩形的长边长度a大于中间的矩形的长边长度g。
4.根据权利要求2或3所述的缺陷地结构的新型演化微带巴伦，其特征在于：所述介质板的厚度h为1mm，介质板的长边的长度L为25mm，介质板的短边的长度w1为20mm，渐变微带线Ⅰ的短直边的长度w4为1.36mm，缺陷地结构的上方矩形的短边长度b为1.806mm，缺陷地结构的两端的矩形距离渐变微带线Ⅰ对称轴较远的一个长边到渐变微带线Ⅰ对称轴的距离y1为2.214mm，缺陷地结构的两端的矩形距离渐变微带线Ⅰ长直边较近的短边到渐变微带线Ⅰ长直边的距离x1为0.487mm，缺陷地结构的两端的矩形的长边到渐变微带线Ⅰ对称轴的距离y2为0.318mm，a为2.011mm，g为1.857mm，w2为18mm，w3为3.1mm。
5.根据权利要求1所述的缺陷地结构的新型演化微带巴伦，其特征在于：所述介质板的介电常数为2.2。
CN201520132527.XU 2015-03-09 2015-03-09 一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦 Expired - Fee Related CN204424433U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520132527.XU CN204424433U (zh) 2015-03-09 2015-03-09 一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520132527.XU CN204424433U (zh) 2015-03-09 2015-03-09 一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204424433U true CN204424433U (zh) 2015-06-24

Family

ID=53474773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520132527.XU Expired - Fee Related CN204424433U (zh) 2015-03-09 2015-03-09 一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204424433U (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106450623A (zh) * 2016-12-05 2017-02-22 安徽四创电子股份有限公司 一种基于环形器的差分对线接口
CN113203877A (zh) * 2021-04-13 2021-08-03 深圳市时代速信科技有限公司 一种采用缺陷地结构的trl校准件
CN114566798A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 电子科技大学 低剖面双极化强耦合超宽带全机翼共形偶极子相控阵天线

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106450623A (zh) * 2016-12-05 2017-02-22 安徽四创电子股份有限公司 一种基于环形器的差分对线接口
CN106450623B (zh) * 2016-12-05 2021-07-23 安徽四创电子股份有限公司 一种基于环形器的差分对线接口
CN113203877A (zh) * 2021-04-13 2021-08-03 深圳市时代速信科技有限公司 一种采用缺陷地结构的trl校准件
CN114566798A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 电子科技大学 低剖面双极化强耦合超宽带全机翼共形偶极子相控阵天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101752675B (zh) 双频天线及应用该双频天线的无线通信装置
CN107394328B (zh) 一种d波段波导-平面电路过渡装置
CN102361110B (zh) 小型化双模双频微带滤波器
CN110429378B (zh) 一种双频双极化波导天线单元、天线及设计方法
CN106299705A (zh) 一种平面宽带滤波天线
CN207753164U (zh) 一种加载缺陷地结构的紧凑高隔离mimo天线
CN204424433U (zh) 一种缺陷地结构的新型演化微带巴伦
CN109713411B (zh) 一种微带双频宽带滤波器
CN108717994A (zh) 一种应用于wlan频段的新型平面双频带通滤波器天线
CN110190403A (zh) 高增益半模基片集成波导半圆形腔电小天线
CN113948837A (zh) 一种w波段e面波导带通滤波器
CN104409813A (zh) 一种基于源和负载耦合的垂直交指滤波器
CN109037873B (zh) 一种带过渡结构的模式复合传输线
CN215989171U (zh) 一种适用于w波段的波导微带径向探针转换装置
Li et al. A full Ka-band microstrip-to-waveguide transition using side-inserted magnetic coupling semicircular ring
CN113708030B (zh) 基于多模缝隙线谐振器的平衡超宽带带通滤波器
CN102496755A (zh) 一种小型化双阻带微带滤波器
CN114944544A (zh) 一种基于波导魔t的紧凑型一分四功分器
CN109638395A (zh) 一种微带超宽带带通滤波器
CN210984912U (zh) 一种耦合器
CN109346810A (zh) 一种5g超宽带六分之一波长小型化功分器设计方法
CN101807734A (zh) 一种新型波导口Ka波段高温超导滤波器
CN112259969B (zh) 一种基于超表面的毫米波宽带圆极化馈源天线
CN101707284B (zh) 一种用于射频前端系统的ltcc电小集成天线
CN110277616B (zh) 基于垂直折叠小型化的卍型双通带带通滤波器

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150624

Termination date: 20160309

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee