CN103296364B - 一种新型平面传输线 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于传输线技术领域，提供了一种新型平面传输线，其中，包括导带和介质基片，所述导带位于所述介质基片的一侧，地位于介质基片的另一侧；所述导带与地之间的缝隙宽度可调节。本发明所述的新型平面传输线兼具微带线和共面波导的某些优点。该传输线像微带线一样，导带和地位于介质基片两侧，使其适合与微带线混合集成使用。所述的新型平面传输线可以减少微波设计中使用的介质基片的种类进而降低成本，同时，由于可以在保持特定特性阻抗下导带宽度可以根据需要连续渐变，降低了不同导带宽度传输线间转换时的不连续性。

Description

一种新型平面传输线
技术领域
本发明属于传输线技术领域，尤其涉及一种新型平面传输线。
背景技术
微波毫米波部件、组件内部广泛使用微带线，同一介质基片上的微带线在给定的阻抗下(如特性阻抗50欧姆)宽度是固定的，微波部件设计过程中，有时需要在保持传输线特性阻抗不变的情况下将导带宽度增加以贴装体积较大的元器件或与直径大于使用的微带线导带宽度的同轴内导体连接等。
此时传统上常采用如下方法增加导带宽度：①采用微带线，选择介电常数相同但厚度更大的介质基片；②采用微带线，选择厚度相同但介电常数更小的介质基片；③采用悬带线，介质基片介电常数、厚度可以保持不变，通过选择合适的悬置高度得到期望的导带宽度；④采用共面波导，通过选择合适的导带与地之间的缝隙宽度得到期望的导带宽度；⑤采用上述方法的综合，如：采用微带线，选择厚度更大、介电常数更低的介质基片等。
现有常用的几种平面传输线微带线、悬带线、共面波导及背面接地的共面波导如图1至图4所示。在所有图示中，1表示导带，2表示介质基板，3表示地，h表示介质基片厚度，w表示导带宽度，s表示导带与地之间的缝隙宽度。
微带线在微波毫米波部件、组件中广泛应用，但现有的其他种类平面传输线与微带线很难集成使用。在上述需要增大传输线导带宽度时，方法①仍采用微带线，一旦介质基片确定后在给定特性阻抗下导带宽度是固定的，两种宽度的传输线之间存在不连续性，不利于获得良好的高频性能，并增加微波电路设计中使用的介质基片种类，增加成本。同时，为保证两传输线上表面处于同一水平面，放置两传输线处的腔体需要加工成不同的深度，增加机械加工难度。方法②仍采用微带线，一旦介质基片确定后在给定特性阻抗下导带宽度是固定的，两种宽度的传输之间存在不连续性，不利于获得良好的高频性能，并增加微波电路设计中使用的介质基片种类，更为关键的是通常情况下很难找到具有特定介电常数的介质基片。方法③采用悬带线，介质基片和悬置高度确定后，在给定的特性阻抗下导带宽度是固定的，悬置高度对特性阻抗影响大，需要精确控制，增加机械加工难度。同时，两种宽度的传输线之间存在不连续性——虽然理论上可以通过渐变悬置高度从而使得特定阻抗下的导带宽度渐变，但机械加工难度大，实际上几乎没有应用。方法④采用共面波导，可以在保持特性阻抗不变的情况下，通过改变中心导带与地之间的缝隙宽度方便地改变导带宽度，导带宽度可以根据需要连续渐变，但由于其中心导带与地位于介质基片的同一侧(背面接地的共面波导介质基片两侧都有地)而微带线导带和地位于介质基片两侧，在微波毫米波频段两种传输线间的地很难良好连接，从而导致两种传输线不易集成在一起使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型平面传输线，旨在解决微带线与现有其他种类平面传输线不易集成使用的问题。
本发明是这样实现的，一种新型平面传输线，包括导带和介质基片，所述导带位于所述介质基片的一侧，地位于介质基片的另一侧；所述导带与地之间的缝隙宽度可调节。
所述的新型平面传输线，其中，所述新型平面传输线采用厚膜技术制作而成，所述厚膜技术借助于掩膜在所述介质基片上烧结以金属材料构成所述新型平面传输线。
所述的新型平面传输线，其中，所述新型平面传输线采用薄膜技术制作而成，所述薄膜技术采用真空溅射或真空蒸发在所述介质基片上形成金属薄膜，再通过光刻腐蚀形成图形。
所述的新型平面传输线，其中，光刻腐蚀形成图形后继续对所述新型平面传输线电镀以增加导体厚度。
所述的新型平面传输线，其中，所述新型平面传输线的特性阻抗由介质基片厚度、介质基片介电常数、导带宽度、导带与地之间的缝隙宽度决定。
所述的新型平面传输线，其中，所述导带与地之间的缝隙宽度为负导带宽度的二分之一时，所述的新型平面传输线转变为微带线。
所述的新型平面传输线，其中，所述介质基片为刚性基片。
所述的新型平面传输线，其中，所述刚性基片为Al2O3、石英或者人造白宝石。
所述的新型平面传输线，其中，所述介质基片为挠性基片。
所述的新型平面传输线，其中，所述挠性基片为聚四氟乙烯、聚酰亚胺。
本发明所述的新型平面传输线兼具微带线和共面波导的优点，特别适合与微带线混合集成使用。其特点使得在保持传输线特性阻抗不变的情况下导带宽度尺寸渐变成为可能，消除了尺寸突变带来的不连续性；同时，采用所述的传输线将减少微波设计中使用的介质基片的种类，降低设计成本，并降低机械加工难度。
附图说明
图1是现有技术提供的平面传输线微带线的示意图；
图2是现有技术提供的平面传输线悬带线的示意图；
图3是现有技术提供的平面传输线共面波导的示意图；
图4是现有技术提供的平面传输线背面接地的共面波导的示意图；
图5是本发明实施例提供的新型平面传输线结构示意图；
图6是本发明实施例提供的新型平面传输线安装在金属腔体上的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的新型平面传输线在保持特定特性阻抗不变条件下，根据需要改变导带宽度示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
本发明提了一种新型平面传输线，该传输线兼具微带线和共面波导的某些优点。该传输线像微带线一样，导带和地位于介质基片两侧，使其适合与微带线混合集成使用。同时，该传输线与共面波导类似，给定特性阻抗时，可以方便地通过改变导带与地之间的缝隙宽度得到期望的导带宽度，从而使得在保持特定阻抗时导带宽度可以根据需要连续渐变；给定导带宽度时，可以方便地通过改变导带与地之间的缝隙宽度得到期望的特性阻抗。所述新型平面传输线可以减少微波设计中使用的介质基片的种类进而降低成本，同时，由于可以在保持特定特性阻抗下导带宽度可以根据需要连续渐变，降低了不同导带宽度传输线间转换时的不连续性。
如图5所示，一种新型平面传输线，由介质基片2以及位于所述介质基片2上下两侧的导带1和地3构成，所述新型平面传输线可以采用厚膜技术或薄膜技术实现。采用厚膜技术时，借助于掩膜在介质基片2上烧结以金属材料构成传输线。采用薄膜技术时，采用真空溅射或真空蒸发在介质基片2上形成金属薄膜，再通过光刻腐蚀形成图形。优选地，需要继续对所述新型平面传输线电镀以增加导体厚度，降低导体损耗。所述介质基片2材料选择与微带线要求类似，既可以是Al2O3、石英、人造白宝石等刚性基片，也可以是聚四氟乙烯、聚酰亚胺等挠性基片。
进一步地，实际应用中所述新型平面传输线与传统的共面波导一样需要悬置起来，如图6所示，以使金属腔体4避开地3上面的非导体部分。由于所述新型平面传输线电性能对悬置的高度h0和宽度W0不敏感，降低了对机械加工的精度要求。
进一步地，所述新型平面传输线特性阻抗取决于介质基片2的厚度h、介质基片2的介电常数、导带1宽度w、导带1与地3之间的缝隙宽度s。当介质基片2确定后，特性阻抗仅取决于导带1宽度以及导带1与地3之间的缝隙宽度s。与共面波导s仅能取大于零的正值不同，本发明中s取值可以是正值，也可以是零或负值，其最小值为-w/2。当s取-w/2时，该传输线转变为微带线。
进一步地，所述新型平面传输线特性阻抗的计算可以采用商用微波仿真软件HFSS、ADS、CST等进行。
进一步地，所述新型平面传输线使得在保持传输线特性阻抗不变的情况下导带宽度尺寸渐变成为可能，消除了尺寸突变带来的不连续性，如图7所示，同时，采用所述新型平面传输线将减少微波设计中使用的介质基片的种类，降低设计成本，并降低机械加工难度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型平面传输线，其特征在于，包括导带和介质基片，所述导带位于所述介质基片的一侧，地位于介质基片的另一侧；所述导带与地之间的缝隙宽度可调节；金属腔体避开地上面的非导体部分；所述新型平面传输线的特性阻抗由介质基片厚度、介质基片介电常数、导带宽度、导带与地之间的缝隙宽度决定；所述导带与地之间的缝隙宽度为正值、零或负值。
2.根据权利要求1所述的新型平面传输线，其特征在于，所述新型平面传输线采用厚膜技术制作而成，所述厚膜技术借助于掩膜在所述介质基片上烧结以金属材料构成所述新型平面传输线。
3.根据权利要求1所述的新型平面传输线，其特征在于，所述新型平面传输线采用薄膜技术制作而成，所述薄膜技术采用真空溅射或真空蒸发在所述介质基片上形成金属薄膜，再通过光刻腐蚀形成图形。
4.根据权利要求3所述的新型平面传输线，其特征在于，光刻腐蚀形成图形后继续对所述新型平面传输线电镀以增加导体厚度。
5.根据权利要求1所述的新型平面传输线，其特征在于，所述导带与地之间的缝隙宽度为负导带宽度的二分之一时，所述的新型平面传输线转变为微带线。
6.根据权利要求1所述的新型平面传输线，其特征在于，所述介质基片为刚性基片。
7.根据权利要求6所述的新型平面传输线，其特征在于，所述刚性基片为Al2O3、石英或者人造白宝石。
8.根据权利要求1所述的新型平面传输线，其特征在于，所述介质基片为挠性基片。
9.根据权利要求8所述的新型平面传输线，其特征在于，所述挠性基片为聚四氟乙烯、聚酰亚胺。
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