CN111769348B - 一种非对称带状线与微带线的过渡结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于射频电路中的射频信号过渡技术，涉及一种非对称带状线与微带线的过渡结构。在多层射频电路板中，往往需要性能良好的过渡结构来实现信号在不同层之间的传输过渡，为此，本发明提出了一种通过盲孔将非对称带状线过渡到顶层共面波导，再将共面波导过渡到微带线，最终实现非对称带状线到微带线的过渡结构。该过渡方案结构简单，易于加工，在DC‑10GHz的范围内，电性能良好。

Description

一种非对称带状线与微带线的过渡结构
技术领域
本发明属于射频电路中的射频信号过渡技术，涉及一种非对称带状线与微带线的过渡结构。
背景技术
在多层电路板中，由于带状线结构具有小型化，电磁兼容性好的优点，微带线结构具有设计简单，易与无源有源器件集成的优点而应用的十分广泛，因此两者之间的良好过渡对电路板的设计具有非常重要的意义。由于在多层电路板中，元器件大多位于顶层，因此针对带状线与顶层微带线需进行过渡结构的设计。
针对上述情况的带状线与微带线的过渡需求，一种办法是在双层介质板的上方加一层相对较薄的介质板，再通过盲孔将带状线与顶层的微带线直接相连进行过渡，这种方法需要增加介质板的数量，增加成本，同时增加了盲孔垂直方向的长度，导致过渡结构的驻波和损耗不够理想，如文献《一种微带线-带状线过孔互连结构的电磁特性仿真分析》（杨洁，电子技术）所述。另一种办法是在仅使用双层介质板的情况下，利用带状线与微带线的垂直耦合来实现过渡，这种方法的过渡损耗比较大，如文献《一种微带线到带状线宽带垂直耦合过渡结构》（张国忠，李伟，电子测量技术，第8期，2016年8月：19-21）所述。
发明内容
本发明针对非对称带状线过渡到微带线时，驻波插损等性能不良的问题，提供了一种性能良好的过渡结构。
本发明提出的一种非对称带状线与微带线的过渡结构，包括：从上到下依次层叠的第一金属层，第一介质层，第二金属层，第三金属层，第二介质层，第四金属层，层间连接采用金属化盲孔和金属化通孔。
其中第一金属层、第一介质层、第二金属层为一体结构，第三金属层、第二介质层、第四金属层为一体结构，第二金属层和第三金属层之间用半固化片粘接，金属化盲孔连接第一金属层的共面波导结构和第三金属层的非对称带状线结构，金属化通孔沿非对称带状线，共面波导和微带线两侧等间距排列。所述非对称带状线位于第一介质层和第二介质层中间，共面波导和微带线位于第一金属层。
进一步的，所述的第一介质层的层厚小于第二介质层的层厚，采用上薄下厚的形式。
进一步的，所述第一金属层包括共面波导，微带线和两者的过渡结构，过渡结构的第一部分为共面波导与微带线的混合形式，该混合形式的传输线的宽度等于微带线的宽度，过渡结构的第二部分为传输线两侧的地成扇形张开使混合形式逐渐向微带线过渡的形式。
进一步的，所述的第一介质层的层厚可以与第二介质层的层厚相等，实现常规带状线到微带线的过渡。
进一步的，所述过渡结构，也是实现带状线到共面波导的过渡结构。
本发明中的过渡结构不需要增加介质板的数量，减小了电路板的厚度，降低了成本。
本发明优选的使用上薄下厚两层介质板的情况下，通过盲孔将非对称带状线过渡到顶层的共面波导，再将共面波导过渡到微带线，能够在实现非对称带状线与微带线良好过渡的同时，减小顶层微带线的宽度，便于微带线与顶层无源有源器件的集成，同时减小了垂直方向盲孔的长度，降低了传输损耗和驻波。本发明中的过渡结构涉及带状线，同轴，共面波导，微带线等，均可工作在较宽的工作频段上，该过渡结构是一个宽带的过渡结构。
附图说明
图1为过渡结构的示意图。
图2为过渡结构分层示意图。
图3为过渡结构顶层的详细示意图。
附图说明：1，第一金属层；2，第一介质层；3，第二金属层；4，第三金属层；5，第二介质层；6，第四金属层；7，金属化盲孔；8，金属化通孔；A，共面波导；B，共面波导与微带线的混合部分；C，混合部分逐渐向微带线过渡的部分；D，微带线；W1，共面波导的线宽；W2，D部分微带线的线宽；G1，共面波导与参考地的缝隙宽度1；G2，共面波导与参考地的缝隙宽度2；L，B部分的长度。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明做进一步的描述。
本发明一实施例为如图1和图2所示的非对称带状线与微带线过渡结构，该结构由第一金属层1，第一介质层2，第二金属层3，第三金属层4，第二介质层5，第四金属层6，金属化盲孔7，金属化通孔8组成。第一金属层1起共面波导转微带线的作用，第二金属层3起第一金属层中微带线参考地的作用，采用相对较薄的第一介质层2和较近的参考地第二金属层3，可以减小第一金属层50欧姆微带线的宽度，便于微带线与顶层无源有源器件集成，第三金属层4起非对称带状线的作用，第一金属层1和第四金属层6起非对称带状线参考地和屏蔽的作用，金属化盲孔7连接第三金属层4的非对称带状线和第一金属层1的共面波导的中间导带，起非对称带状线转共面波导的作用，金属化通孔8沿带状线，共面波导，微带线两侧等间距排列，起屏蔽作用。
本实施例中，由于只采用两层介质板，如果直接将带状线过渡到微带线，则会由于盲孔过渡部分的微带线的参考地不完整，导致过渡结构的电性能不够良好，因此本发明采用的方案是先将非对称带状线过渡到共面波导，再将共面波导过渡到微带线，其中的关键是共面波导转微带线的部分，如图3所示，共面波导到微带线的过渡总共由A、B、C、D四个部分组成，A部分为共面波导，B部分为共面波导与微带线的混合部分，C部分为混合部分逐渐向微带线过渡的部分，D部分为微带线。A部分共面波导的G1，G2要尽可能的小，减少对非对称带状线参考地的破坏，一般取0.2mm，然后计算出此时共面波导的线宽W1。B部分传输线由于第二金属层3的作用，处于共面波导和微带线的混合状态，此部分的传输线线宽等于D部分微带线的线宽W2，此混合部分的长度L需要适当仿真优化，长度L是共面波导能否良好过渡到微带线的关键，同时也是非对称带状线能否良好过渡到微带线的关键，过长过短都不能实现良好过渡。C部分由于传输线两侧的参考地成扇形逐渐远离，因此传输线逐渐向微带线形式过渡，此过渡部分的长度适当即可，一般为2.5mm。D部分为微带线部分，传输线两侧的参考地相距大约3倍线宽，此时只有第二金属层3作为微带线的参考地，至此完全将共面波导过渡到微带线。
本实施例中的过渡结构采用的是上层薄介质板（厚度0.254mm），下层厚介质板（厚度0.508mm）的形式，当然也可以采用上下等厚度介质板的常规形式。另外，采用本发明中的方法也可以将带状线过渡到底层的微带线，与底层的有源无源器件集成。本实施例中的过渡结构，同时也解决了共面波导与微带线的过渡问题。

Claims (2)

1.一种非对称带状线与微带线的过渡结构，其特征在于：从上到下层叠顺序依次为第一金属层，第一介质层，第二金属层，第三金属层，第二介质层，第四金属层；层间连接采用金属化盲孔和金属化通孔；
其中第一金属层起共面波导转微带线的作用，第二金属层起第一金属层中微带线参考地的作用，第一金属层和第四金属层起非对称带状线参考地和屏蔽的作用；
其中第一金属层、第一介质层、第二金属层为一体结构，第三金属层、第二介质层、第四金属层为一体结构，第二金属层和第三金属层之间用半固化片粘接，金属化盲孔连接第一金属层的共面波导结构和第三金属层的非对称带状线结构，金属化通孔沿非对称带状线，共面波导和微带线两侧等间距排列；所述非对称带状线位于第一介质层和第二介质层中间，共面波导和微带线位于第一金属层。
2.根据权利要求1所述的非对称带状线与微带线的过渡结构，其特征在于：所述的第一介质层的层厚小于第二介质层的层厚，采用上薄下厚的形式。
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