CN115882183B - 一种低损耗线传输结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低损耗传输线结构，属于射频传输线领域，包括有至少两层上下层叠的金属层，所述金属层之间填充有介质层，所述金属层包括有位于中间的信号传输带，所述信号传输带两侧设有接地带，所述介质层上均布有通孔，各所述金属层上的信号传输带通过所述通孔连接形成信号传输线，各所述金属层上的接地带通过所述通孔连接。本发明提供的低损耗传输线结构，结构简单，损耗较低。

Description

一种低损耗线传输结构
技术领域
本发明属于射频传输线领域，更具体地，涉及一种低损耗线传输结构。
背景技术
随着微波集成技术的不断发展，由于制造成本较高、不易集成、加工工艺复杂等缺点，金属波导逐渐被以微带线和共面波导为代表的平面传输结构所代替。同时，随着无线通信***和雷达技术的不断发展与不断完善，微波***不断向多功能化、小型化和低成本等方向发展。微带线、共面波导和带状线等平面传输结构具有小型化和易于集成等优点，因此广泛应用于微波集成电路和微波***。其中，微带线以其重量轻、易于制造和集成等优点被广泛应用于微波天线和器件中，但其缺点是高损耗和低功率处理能力。传统传输线在进行信号传输过程中，介质中分布的电磁场增大了介质层造成的损耗，介质损耗、导体损耗、带线辐射损耗造成了整体插损随频率升高而急剧升高，制约了射频走线长度，提高了***集成和设计的复杂度。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低损耗传输线结构，旨在解决传统传输线存在的高损耗的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种低损耗传输线结构，包括有至少两层上下层叠的金属层，所述金属层之间填充有介质层，所述金属层包括有位于中间的信号传输带，所述信号传输带两侧设有接地带，所述介质层上均布有通孔，各所述金属层上的信号传输带通过所述通孔连接形成信号传输线，各所述金属层上的接地带通过所述通孔连接。
更进一步地，最上层所述金属层上的接地带之间通过低损耗连接结构连接，所述低损耗连接结构为金属跳线或金丝键合线。
更进一步地，所述金属跳线之间可以相互连通形成金属屏蔽罩。
更进一步地，所述介质层上靠近所述信号传输带两侧均布有空气槽。
更进一步地，所述空气槽可为贯穿所述介质层上下表面的通槽或分别位于所述介质层上下表面且不连通的浅槽。
更进一步地，所述空气槽的形状为圆形或多边形。
更进一步地，所述金属跳线可由表面贴片元件和金属片连接组成。
更进一步地，最上层所述金属层上的接地带之间和最下层所述金属层上的接地带之间均通过所述金属屏蔽罩连接。
更进一步地，所述介质层采用环氧玻璃纤维布基板制成，或采用可在表面印刷金属的介质板制成，或采用低损耗微波介质板制成。
更进一步地，最上层和最下层所述金属层上通过所述介质层连接有多层接地金属层，各所述接地金属层之间填充有所述介质层，各所述接地金属层之间通过所述通孔连接。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的低损耗传输线结构，能使传输线周围的电磁场大部分存在于空气中，从而有效降低信号传输过程中的损耗，同时两层或多层金属层上的信号传输带通过通孔连接形成信号传输线结构，使得导体损耗降低、功率容量提升，结构简单，便于生产；
(2)此外，接地带之间通过金属跳线的方式连接，用于实现接地效果，以减小信号传输线两侧接地环境不对称所带来的干扰；而且，在介质层上设有空气槽，通过减小介质层的有效体积，进一步降低传输信号的损耗。
附图说明
图1是本发明提供的一种低损耗传输线结构的结构示意图；
图2是本发明提供的一种低损耗传输线结构的俯视图；
图3是本发明提供的一种低损耗传输线结构的剖视图；
图4是本发明提供的实施例1的剖视图；
图5是本发明提供的实施例1的俯视图；
图6是本发明提供的实施例1的结构示意图；
图7是本发明提供的实施例1采用金属屏蔽罩的结构示意图；
图8是本发明提供的实施例2的剖视图；
图9是本发明提供的实施例2的俯视图；
图10是本发明提供的一种低损耗传输线结构的另一结构示意图；
图11是本发明应用于介质集成悬置线结构截面图结构示意图；
图12是本发明提供的一种低损耗传输线结构的损耗对比图。
附图中各数字标记对应的结构为：1-金属层，a-信号传输带，b-接地带，2-介质层，21-通孔，22-空气槽，3-信号传输线，4-金属跳线，5-金属屏蔽罩，6-接地金属层。
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。
本发明提供一种低损耗传输线结构，其包括有至少两层上下层叠的金属层1，相邻的金属层1之间填充有介质层2，金属层1包括有位于中间的信号传输带a，信号传输带a用于传输电磁波信号，信号传输带a两侧设有接地带b，接地带b用于接地，如图3所示，介质层2上均布有通孔21，各金属层1上的信号传输带a通过通孔21连接形成信号传输线3，各金属层1上的接地带b通过通孔21连接；其中信号传输带a之间的通孔21和接地带b之间连接的通孔21可以为单排，也可以为多排，可根据实际传输线尺寸灵活选择。
参阅图1至图3，金属层1的数量为两层，单层金属层可构成“地-信号-地”的结构。对于单层金属层1构成的“地-信号-地”结构，信号传输带a和接地带b之间的距离可根据实际使用需求进行设计；同时，也可以采用单侧接地带b接地的结构，形成“地-信号”结构，即信号传输带a两侧的接地带b只有一侧接地。两层信号传输带a通过通孔21连接，同样上下两层的接地带b之间也通过通孔21连接。
下面将结合具体附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
参阅图4至图8，本实施例为在图1至图3的基础上的进一步改进，其中，在本实施例中，优选的，介质层2采用环氧玻璃纤维布基板(FR4)材料制成，可根据实际使用需求进行材料调整，介质层2的材料类型不限于环氧玻璃纤维布基板(FR4)，介质层2不限于环氧玻璃纤维布基板，可采用表面印刷金属的介质板制成，如石英、玻璃等一切可在表面印刷金属的介质板，或采用低损耗微波介质板制成，如微波介质陶瓷板；进一步的，低损耗传输线在实现接地效果时，为减小信号传输线两侧接地环境不对称所带来的干扰，最上层金属层1上的接地带b之间通过低损耗连接结构连接，优选的，低损耗连接结构为金属跳线4或金丝键合线等一切可以将两侧接地带b进行低损耗连接的结构，在本实施例中，优选的，采用金属跳线4连接，如图6、图7所示，金属跳线4在金属层1上均布，进一步的，金属跳线4之间的间距没有严格限制，更进一步，金属跳线4之间可连通形成整个金属屏蔽罩5；进一步地，如图8所示，最上层金属层1上的接地带b之间和最下层金属层1上的接地带b之间均通过金属屏蔽罩5连接；进一步地，金属跳线4可由金属片、表面贴片元件或其他等效结构组成，其中表面贴片元件分别安装信号传输带a两侧的接地带b上，表面贴片元件通过横跨在信号传输带a上方的金属片连接；参阅图10，其为三层金属层1层叠的结构，可根据实际使用需求对金属层1的数量进行叠加调整。
实施例2
如图8、图9所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
为进一步降低介质层2在传输信号过程中的损耗，介质层2上靠近信号传输带a两侧均布有空气槽，通过减小介质层2的有效体积，进一步降低传输信号的损耗，进一步地，空气槽22可采用多种形状，空气槽22的形状为圆形或多边形，具体的，除图中所示方形的之外，还可改为圆柱形、带圆角的方形等各种多边形；更进一步的，空气槽22可为贯穿介质层2上下表面的通槽或分别位于介质层2上下表面且不连通的浅槽。
为了将本发明结构应用于介质集成悬置线结构之中，可通过改变其接地方式实现，具体的，如图11所示，最上层和最下层金属层1上通过介质层2连接有多层接地金属层6，各接地金属层6之间填充有介质层2，各接地金属层6之间通过通孔21连接，实现更稳定的接地效果。
为了进一步直观验证本发明的传输线结构具有低损耗特性，图12给出了对于等长度的传输线，在同材料、同厚度介质下，分别采用微带线、共面波导与本发明第一实施例结构的传输损耗曲线，可以看出，3种结构传输线对应的损耗分别为0.47dB/inch@7GHz、0.61dB/inch@7GHz、0.84dB/inc h@7GHz，本发明结构具有最低的损耗。
在使用本发明提供的低损耗传输线结构时，能使传输线周围的电磁场大部分存在于空气中，从而有效降低信号传输过程中的损耗。同时两层或多层金属层上的信号传输带a通过通孔21连接形成信号传输线3结构，使得导体损耗降低、功率容量提升。
本领域的技术人员容易理解，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 (10)

1.一种低损耗传输线结构，其特征在于：包括有至少两层上下相距间隔且层叠的金属层（1），所述金属层（1）之间的间隔中填充有介质层（2），所述金属层（1）中位于中间的部分用作信号传输带（a），信号传输带（a）用于传输电磁波信号，所述信号传输带（a）两侧剩余部分用作接地带（b），接地带（b）和信号传输带（a）相距间隔，所述介质层（2）上都设置有通孔（21），各所述金属层（1）上的信号传输带（a）通过所述通孔（21）连接形成信号传输线（3），各所述金属层（1）上的接地带（b）通过所述通孔（21）连接，以上结构能使传输线结构周围的电磁场大部分存在于空气中，从而有效降低信号传输过程中的损耗。
2.如权利要求1所述的低损耗传输线结构，其特征在于：最上层所述金属层（1）上的接地带（b）之间通过低损耗连接结构连接，所述低损耗连接结构为金属跳线（4）或金丝键合线。
3.如权利要求2所述的低损耗传输线结构，其特征在于：所述金属跳线（4）之间相互连通形成金属屏蔽罩（5）。
4.如权利要求1所述的低损耗传输线结构，其特征在于：所述介质层（2）上靠近所述信号传输带（a）两侧均布有空气槽（22）。
5.如权利要求4所述的低损耗传输线结构，其特征在于：所述空气槽（22）为贯穿所述介质层（2）上下表面的通槽或分别位于所述介质层（2）上下表面且不连通的浅槽。
6.如权利要求4所述的低损耗传输线结构，其特征在于：所述空气槽（22）的形状为圆形或多边形。
7.如权利要求2所述的低损耗传输线结构，其特征在于：所述金属跳线（4）由表面贴片元件和金属片连接组成。
8.如权利要求3所述的低损耗传输线结构，其特征在于：最上层所述金属层（1）上的接地带（b）之间和最下层所述金属层（1）上的接地带（b）之间均通过所述金属屏蔽罩（5）连接。
9.如权利要求1所述的低损耗传输线结构，其特征在于：所述介质层（2）采用环氧玻璃纤维布基板制成，或采用可在表面印刷金属的介质板制成，或采用低损耗微波介质板制成。
10.如权利要求1-9任一所述的低损耗传输线结构，其特征在于：所述低损耗传输线结构应用于介质集成悬置线结构之中，最上层所述金属层（1）和最下层所述金属层（1）上各自设置有相隔间距层叠的多层接地金属层（6），相隔间距层叠的多层接地金属层（6）之间填充有所述介质层（2），各所述接地金属层（6）之间通过所述通孔（21）连接。
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