CN103311626A - 一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路。所述电路采用两个微带线中间夹一个基片集成非辐射介质波导的双转换三层电路结构；所述两层微带线分别放置在印刷电路板上下两侧，所述基片集成非辐射介质波导是直接在印刷电路板上打孔实现的。本发明简化了非辐射介质波导的制作工艺，有效抑制基片集成非辐射介质波导在空气通孔处的泄露损耗，隔离两层微带线结构，抑制了两层平面电路间的耦合和干扰；采用三层电路结构，充分利用空间，紧凑集成平面和非平面***，能够有效减小电路体积；同时制作工艺简单、灵活，也可以实现微带线与基片集成非辐射介质波导双层转换电路，为毫米波段混合集成平面和非平面电路的设计提供了依据。

Description

一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路

技术领域

本发明属于微波技术领域，特别涉及一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路。

背景技术

随着现代无线通信技术的快速发展，频谱资源日益紧缺，使得微波电路的研究和应用朝毫米波和更高频段拓展。而非辐射介质波导在结构弯曲和不连续处有着较小的辐射和泄露损耗，这一特性使其成为毫米波频段电路设计中的重要元件。可是，传统的非辐射介质波导在应用到毫米波电路设计时存在下述两个问题：1、传统非辐射介质波导在制作工艺上步骤繁杂，需要将上下两块金属板分别粘贴到介质条两侧；而且非辐射介质波导的介质条高度为0.2λ-0.5λ,导致频率增加到一定水平后，工艺精度难以满足传统非辐射介质波导的制作；2、平面电路结构在毫米波电路设计中同样有着重要的作用，而非辐射介质波导作为一种非平面电路结构，需要设计一种转换电路，实现其到平面电路的转换。为了十分方便地使用非辐射介质波导，设计混合集成平面与非平面电路，必须提出一种易于加工制作的非辐射介质波导结构，并在此结构基础上，提出一种转换电路，顺利实现平面和非平面电路的过渡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，针对传统非辐射介质波导制作和集成困难的问题，提供了一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路。

本发明为解决上述技术问题，采用如下的技术方案：

一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路，包括第一微带线、第二微带线和印刷电路板；

所述第一微带线包括第一金属条带、第一介质基板与第一接地板；

所述第二微带线包括第二金属条带、第二介质基板与第二接地板；

所述印刷电路板的两面分别与第一接地板的一面和第二接地板的一面相贴合；所述第一介质基板的一面与第一接地板的另一面相贴；所述第二介质基板的一面与第二接地板的另一面相贴；所述第一金属条带贴合在第一介质基板的另一面；所述第二金属条带贴合在第二介质基板的另一面；

所述第一金属条带的宽边与第一介质基板的长边对齐；所述第一接地板上设置第一矩形孔，所述第一矩形孔沿第一接地板长边方向的对折线上设置；

所述第二金属条带的宽边与第二介质基板的长边对齐；所述第二接地板上设置第二矩形孔，所述第二矩形孔沿第二接地板长边方向的对折线上设置；

所述印刷电路板上设置通气孔，沿印刷电路板长边方向对折线上，距离对折线W范围内不设置通气孔，即印刷电路板中部未打孔区域的宽度为2W；W为0.025λ到0.75λ；λ为电磁波波长；

所述第一接地板上的第一矩形孔，在空间上与第一金属条带正交垂直；

所述第二接地板上的第二矩形孔，在空间上与第二金属条带正交垂直。

所述印刷电路板中通气孔的半径为0.1mm到5mm，通气孔的孔心间距为0.25mm到10mm。

所述第一矩形孔和第二矩形孔的尺寸相同，第一矩形孔和第二矩形孔的长度是0.3λ到λ；第一矩形孔和第二矩形孔的宽度是0.2mm到3mm。

所述印刷电路板的厚度为0.2λ-0.5λ。

本发明的有益效果：本发明提出了一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路。所述电路采用两个微带线中间夹一个基片集成非辐射介质波导的双转换三层电路结构；所述两层微带线分别放置在印刷电路板上下两侧，所述基片集成非辐射介质波导是直接在印刷电路板上打孔实现的。本发明简化了非辐射介质波导的制作工艺，有效抑制基片集成非辐射介质波导在空气通孔处的泄露损耗，隔离两层微带线结构，抑制了两层平面电路间的耦合和干扰；采用三层电路结构，充分利用空间，紧凑集成平面和非平面***，能够有效减小电路体积；同时制作工艺简单、灵活，也可以实现微带线与基片集成非辐射介质波导双层转换电路，为毫米波段混合集成平面和非平面电路的设计提供了依据。

附图说明

图1是转换电路整体结构的侧视图。

图2是转换电路中第一微带线层的分部示意图；其中：图2a为微带线层的俯视图；图2b为微带线层的仰视图。

图3是转换电路中印刷电路板的俯视图。

图4转换电路的仿真性能图；其中：图4a为使用基片集成非辐射介质波导时转换电路的仿真性能图；图4b为使用传统非辐射介质波导时转换电路的仿真性能图。

附图标记说明：图1和图2中：1是第一金属条带，2是第二金属条带，3是第一介质基板，4是第二介质基板，5是第一接地板，6是第二接地板，7是印刷电路板，8是第一矩形孔，9是第二矩形孔，10是通气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，转换电路的整体结构从上至下依次是：第一金属条带1，第一介质基板3，第一接地板5，印刷电路板7，第二接地板6，第二介质基板4，第二金属条带2，其中第一接地板5上开第一矩形孔8，第二接地板上开第二矩形孔9，印刷电路板上设置通气孔10。

而从电路功能上，转换电路是第一微带线、基片集成非辐射介质波导与第二微带线的双转换三层电路结构。所述第一微带线层由第一金属条带1，第一介质基板3，第一接地板5构成。如图2a所示，第一金属条带1放置在第一介质基板3上；如图2b所示，第一接地板5沿长边方向对折线上开第一矩形孔8，并放置在第一介质基板3的下面。所述第二微带线层由第二金属条带2，第二介质基板4，第二接地板6构成，并且其结构和尺寸与第一微带线层相同。所述基片集成非辐射介质波导由印刷电路板7和通气孔10构成，如图3所示印刷电路板中部留出一段宽为2W的未打孔区域，2W为0.05λ-1.5λ，λ为电磁波波长；在该区域左右两侧，对称打满空气通孔。第一微带线层和基片集成非辐射介质波导之间的转换由开在第一接地板5上的第一矩形孔8实现；基片集成非辐射介质波导和第二微带线层之间的转换由开在第二接地板6上的第二矩形孔9实现。

如图4所示,图4a给出了介质基板厚为0.52 mm、相对介电常数为2.56；印刷电路板厚度为7.5 mm、相对介电常数为3.27；矩形孔为10.2×5.5 mm²时，利用HFSS软件仿真的转换电路的工作带宽（工作频率15GHz）。作为对比，图4b给出了采用同样材料设计、具有同样工作频段的使用传统非辐射介质波导的三层转换电路的工作带宽。根据对比可见，使用基片集成非辐射介质波导的转换电路可以达到使用传统非辐射介质波导的效果，表明基于印刷电路板的基片集成非辐射介质波导能够应用在毫米波段的电路设计中；进一步，本发明提出的微带线到基片集成波导的转换电路，可以有效实现平面和非平面电路的混合集成。

微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路充分利用空间，紧凑集成平面和非平面***，有效减小电路体积。同时这种结构能够有效抑制基片集成非辐射介质波导在空气通孔处的泄露损耗，隔离两层微带线结构，降低两层平面电路间的耦合和干扰。因此，本发明为毫米波频段混合集成平面和非平面电路的设计提供了依据。

Claims (4)

1.一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路，其特征在于，包括第一微带线、第二微带线和印刷电路板；

所述第一微带线包括第一金属条带、第一介质基板与第一接地板；

所述第二微带线包括第二金属条带、第二介质基板与第二接地板；

所述印刷电路板的两面分别与第一接地板的一面和第二接地板的一面相贴合；所述第一介质基板的一面与第一接地板的另一面相贴；所述第二介质基板的一面与第二接地板的另一面相贴；所述第一金属条带贴合在第一介质基板的另一面；所述第二金属条带贴合在第二介质基板的另一面；

所述第一金属条带的宽边与第一介质基板的长边对齐；所述第一接地板上设置第一矩形孔，所述第一矩形孔沿第一接地板长边方向的对折线上设置；

所述第二金属条带的宽边与第二介质基板的长边对齐；所述第二接地板上设置第二矩形孔，所述第二矩形孔沿第二接地板长边方向的对折线上设置；

所述印刷电路板上设置通气孔，沿印刷电路板长边方向对折线上，距离对折线W范围内不设置通气孔，即印刷电路板中部未打孔区域的宽度为2W；W为0.025λ到0.75λ；λ为电磁波波长；

所述第一接地板上的第一矩形孔，在空间上与第一金属条带正交垂直；

所述第二接地板上的第二矩形孔，在空间上与第二金属条带正交垂直。

2.如权利要求1所述的一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路，其特征在于，所述印刷电路板中通气孔的半径为0.1mm到5mm，通气孔的孔心间距为0.25mm到10mm。

3.如权利要求1所述的一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路，其特征在于，所述第一矩形孔和第二矩形孔的尺寸相同，第一矩形孔和第二矩形孔的长度是0.3λ到λ；第一矩形孔和第二矩形孔的宽度是0.2mm到3mm。

4.如权利要求1所述的一种微带线到基片集成非辐射介质波导的转换电路，其特征在于，所述印刷电路板的厚度为0.2λ-0.5λ。

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