一種基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波無(wú)源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于新型互聯(lián)結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫。
【背景技術(shù)】
[0002]巴倫即平衡非平衡轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)崿F(xiàn)功率的等幅反相分配以及阻抗匹配功能。其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，比如在天線領(lǐng)域中，對(duì)于差分天線而言，就需要一個(gè)巴倫將不平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)來(lái)為其饋電。目前微波集成電路中最常見(jiàn)的信號(hào)傳輸線是微帶線，傳輸?shù)氖欠瞧胶庑盘?hào)，而共面波導(dǎo)和共面帶狀線都是單面?zhèn)鬏斁€，具有尺寸小，易于集成，便于與微帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬帶互聯(lián)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。基于這一背景，我們采用微帶線一槽線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一種低損耗、小型化、較好阻抗匹配的寬帶巴倫。
[0003]已有文獻(xiàn)報(bào)道了寬帶巴倫的結(jié)構(gòu):
文南犬 1 (Zhan Xu, and Leonard MacEachern, Optimum Design of WidebandCompensated and Uncompensated Marchand Baiuns With Step Transformers, IEEETran sac t 1n on Microwave Theory Tech., 2009, 57, (8):2064-2071) 中利用Marchand巴倫的等效電路，通過(guò)分析其鏈?zhǔn)缴⑸渚仃?，?jí)聯(lián)多階階梯阻抗，從而設(shè)計(jì)出通帶內(nèi)等波紋的寬帶巴倫，但是該巴倫的尺寸較大，并且插入損耗較大。
[0004]文獻(xiàn)2 (Peng ffu, Yong Zhang, Yu-Liang Dong, and Qin Zhang, A novelKa-band planar balun using microstrip-CPS—microstrip transit1n, IEEE MicrowaveWireless Compon.Lett., 2011, 21，(3): 136-138)中利用兩個(gè)對(duì)稱的微帶線-共面帶狀線的互聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了寬帶的巴倫，但巴倫的尺寸比較大且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
[0005]文獻(xiàn)3 (Jin Shao, Rongguo Zhou, Chang Chen, Xiao-Hua Wang, HyoungsooKim, and Hualiang Zhang, Design of a wideband balun using parallel strips, IEEEMicrowave Wireless Compon.Lett., 2013, 23, (3): 125-127)中利用相位變換器實(shí)現(xiàn)了寬帶的巴倫，有較好的端口匹配特性，但是巴倫的尺寸較大。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的寬帶巴倫是基于傳統(tǒng)的Marchand巴倫采用級(jí)聯(lián)的方式來(lái)設(shè)計(jì)的，阻抗匹配不容易做到很好，并且其尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種小型化、電路結(jié)構(gòu)緊湊、插入損耗小、具有良好輸出端口匹配特性的基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫，包括輸入饋線、第一輸出饋線和第二輸出饋線，上述三個(gè)微帶單元位于介質(zhì)基板的上表面，金屬接地板位于介質(zhì)基板的下表面；其中介質(zhì)基板為矩形，輸入饋線的輸入端位于矩形介質(zhì)基板的寬邊上，第一輸出饋線和第二輸出饋線分別位于矩形介質(zhì)基板的兩個(gè)長(zhǎng)邊上，且均由介質(zhì)基板邊緣開(kāi)始向輸入端微帶線導(dǎo)帶延伸且末端折疊呈L型；
輸入饋線包括50歐姆微帶線導(dǎo)帶和二分之一波長(zhǎng)傳輸線，其中二分之一波長(zhǎng)傳輸線與介質(zhì)基板的長(zhǎng)邊平行且位于矩形介質(zhì)基板的中心線上；第一輸出饋線包括50歐姆微帶線導(dǎo)帶和第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線，其中第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線的末端垂直指向矩形介質(zhì)基板的一個(gè)寬邊，該寬邊設(shè)置有50歐姆微帶線導(dǎo)帶的輸入端；第二輸出饋線包括50歐姆微帶線導(dǎo)帶和第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線，其中第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線的末端垂直指向矩形介質(zhì)基板的另一條寬邊；
金屬接地板上開(kāi)有第一 U型槽線和第二 U型槽線，上述兩個(gè)U型槽線結(jié)構(gòu)相同，其中第一 U型槽線的開(kāi)口方向與第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線的末端指向相同，第二 U型槽線的開(kāi)口方向與第一U型槽線的開(kāi)口方向相反，第一U型槽線包括依次連接的第一外側(cè)槽線、第一中間槽線和第二外側(cè)槽線，第一中間槽線與兩個(gè)外側(cè)槽線垂直；第二 U型槽線包括依次連接的第三外側(cè)槽線、第二中間槽線和第四外側(cè)槽線，第二中間槽線與兩個(gè)外側(cè)槽線垂直；上述四個(gè)外側(cè)槽線均與介質(zhì)基板的長(zhǎng)邊平行；
第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線在金屬接地板的投影與第三外側(cè)槽線的內(nèi)側(cè)相切，二分之一波長(zhǎng)傳輸線在金屬接地板的投影與第四外側(cè)槽線內(nèi)側(cè)相切，二分之一波長(zhǎng)傳輸線在金屬接地板的投影同時(shí)與第二外側(cè)槽線的內(nèi)側(cè)相切，第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線與第一外側(cè)槽線內(nèi)側(cè)相切。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:(1)本發(fā)明的基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可在單片PCB板上實(shí)現(xiàn)，便與加工，生產(chǎn)成本低；(2)能夠?qū)崿F(xiàn)功率的等幅反相分配和阻抗匹配功能，因此在差分天線等射頻元件饋電時(shí)就無(wú)需再使用阻抗匹配段；(3)本發(fā)明的基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫具有尺寸小、工作頻帶寬(從4.8 GHz至8.2 GHz)、插入損耗小、兩輸出端口具有優(yōu)異幅度及相位平衡特性等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0012]圖3是本發(fā)明基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中S參數(shù)仿真圖。
[0014]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中兩個(gè)輸出端口幅度差和相位差的仿真圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0016]結(jié)合圖1~2，本發(fā)明的一種基于微帶線一槽線結(jié)構(gòu)的寬帶巴倫，包括輸入饋線1、第一輸出饋線2和第二輸出饋線3，上述三個(gè)微帶單元位于介質(zhì)基板7的上表面，金屬接地板6位于介質(zhì)基板7的下表面；其中介質(zhì)基板7為矩形，輸入饋線1的輸入端位于矩形介質(zhì)基板7的寬邊上，第一輸出饋線2和第二輸出饋線3分別位于矩形介質(zhì)基板7的兩個(gè)長(zhǎng)邊上，且均由介質(zhì)基板7邊緣開(kāi)始向輸入端微帶線導(dǎo)帶1延伸且末端折疊呈L型；
輸入饋線1包括50歐姆微帶線導(dǎo)帶11和二分之一波長(zhǎng)傳輸線12，其中二分之一波長(zhǎng)傳輸線12與介質(zhì)基板7的長(zhǎng)邊平行且位于矩形介質(zhì)基板7的中心線上；第一輸出饋線2包括50歐姆微帶線導(dǎo)帶21和第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線22，其中第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線22的末端垂直指向矩形介質(zhì)基板7的一個(gè)寬邊，該寬邊設(shè)置有50歐姆微帶線導(dǎo)帶11的輸入端；第二輸出饋線3包括50歐姆微帶線導(dǎo)帶31和第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線32，其中第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線32的末端垂直指向矩形介質(zhì)基板7的另一條寬邊；
金屬接地板6上開(kāi)有第一 U型槽線4和第二 U型槽線5，上述兩個(gè)U型槽線結(jié)構(gòu)相同，其中第一 U型槽線4的開(kāi)口方向與第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線32的末端指向相同，第二 U型槽線5的開(kāi)口方向與第一 U型槽線4的開(kāi)口方向相反，第一 U型槽線4包括依次連接的第一外側(cè)槽線41、第一中間槽線42和第二外側(cè)槽線43，第一中間槽線42與兩個(gè)外側(cè)槽線垂直；第二 U型槽線5包括依次連接的第三外側(cè)槽線51、第二中間槽線52和第四外側(cè)槽線53，第二中間槽線52與兩個(gè)外側(cè)槽線垂直；上述四個(gè)外側(cè)槽線均與介質(zhì)基板7的長(zhǎng)邊平行；
第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線22在金屬接地板6的投影與第三外側(cè)槽線51的內(nèi)側(cè)相切，二分之一波長(zhǎng)傳輸線12在金屬接地板6的投影與第四外側(cè)槽線53內(nèi)側(cè)相切，二分之一波長(zhǎng)傳輸線12在金屬接地板6的投影同時(shí)與第二外側(cè)槽線43的內(nèi)側(cè)相切，第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線32與第一外側(cè)槽線41內(nèi)側(cè)相切。
[0017]所述50歐姆微帶線導(dǎo)帶21和第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線22之間的彎折角度為90度，50歐姆微帶線導(dǎo)帶31和第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線32之間的彎折角度為90度。
[0018]所述介質(zhì)基板7的相對(duì)介電常數(shù)為3.55，厚度為0.508mm。
[0019]所述介質(zhì)基板7的尺寸為ΑΧβ =