[發明專利]一種信號跨層傳輸結構設計方法

有效

• 申請號: 201611221606.3
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106785285B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 趙宇博;范力思;盧嘉;李良
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H01P3/18
• 分類號: H01P3/18;H01P3/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種在微波毫米波垂直傳輸過程中，用共面波導?類同軸結構?共面波導進行信號傳輸，在信號通孔兩側設計一排接地孔，構成共面波導形式，然后信號通孔與兩側的地孔構成類同軸結構，通過調整地孔與微帶線之間的間距、類同軸結構的類外半徑來使傳輸性能達到最優。

技術領域

本發明屬于微波技術領域，具體涉及一種信號跨層傳輸結構設計方法，應用雙層或多層印制板層間垂直傳輸當中。

背景技術

隨著現代雷達系統的迅速發展，高集成度，小型化產品越來越受到大家的青睞，隨之帶來的技術進步也層出不窮。微波印制板的設計從單層板到多層板，產生了微波混壓板技術和LTCC技術，這兩種技術的誕生將之前的多層板頻率大幅的提升至毫米波頻段。現如今的多層板定義和幾年前已經大不相同。隨著多層板技術的大幅提高，信號跨層傳輸就成為了一個重要問題。現有的文獻材料沒有對可以延伸至毫米波頻段的信號跨層傳輸問題做出明確的分析和研究，僅有的某些專利雖然討論了垂直傳輸但是受限于其發表的年代，當時的印制板(尤其是多層板)能承載的頻率遠沒有到達現在的毫米波頻段。面對新問題，我們必須有新辦法去應對。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的微波信號跨層傳輸駐波系數大的問題，本發明提出一種信號跨層傳輸結構設計方法，極大的提高了微波混壓板信號跨層傳輸的質量。

技術方案

一種信號跨層傳輸結構設計方法，其特征在于采用共面波導-類同軸結構-共面波導進行信號跨層傳輸，步驟如下：

步驟1：在底層銅皮上設計微帶線，在微帶線的輸出端設計一個信號通孔，信號通孔從底層銅皮穿過基板到達頂層銅皮，信號通孔在頂層銅皮連接與底層銅皮上的微帶線一樣的微帶線；

步驟2：在微帶線兩側各設計一排地孔，地孔從頂層銅皮穿過基板到達底層銅皮，將地孔與微帶線之間的金屬覆銅腐蝕掉；所述的地孔、微帶線、頂層銅皮、基板和底層銅皮一起組成共面波導，共面波導的阻抗計算公式為：

式中，K'(k)＝K(k')，k＝S/(S+2W)；K(k)表示第一類完全橢圓函數，K'(k)表示第一類完全橢圓余函數；當W足夠小時，K(k)/K'(k)的近似公式，精確到8×10^-6為

h為基板的厚度，ε_r為基板的介電常數，S為微帶線的寬度，W為地孔與微帶線之間的距離；

W與傳輸性能成正比，W越小，傳輸性能越好，通過調整h和ε_r使W在滿足目前的加工精度要求下盡量小；

步驟3：在信號通孔的兩側設有第一同軸地孔和第二同軸地孔；所述的信號通孔、第一同軸地孔、第二同軸地孔、頂層銅皮、基板和底層銅皮一起構成類同軸結構，類同軸結構的阻抗計算公式為：

R₁為信號通孔的半徑，R₂為第一同軸地孔邊緣到信號通孔中心的距離，μ_r為空氣介電常數；

調整R₁與R₂使類同軸結構的阻抗接近50歐姆；

步驟4：在尺寸調整過程中，應盡量保證R₂-R₁≈W，當W和R₂-R₁相差較大的時候，忽略類同軸結構的阻抗要求。

所述的W為0.001mm。

調整底層銅皮上的微帶線形狀或者頂層銅皮上的微帶線形狀來消除寄生效應。