[發明專利]一種立體Marchand巴倫帶線結構

有效

• 申請號: 202110906329.4
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113594655B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 孫引進;蔣擁軍;蔡曉波;孫磊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H01P5/10
• 分類號: H01P5/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 康翔;高嬌陽

本發明公開了一種立體Marchand巴倫帶線結構，采用5層帶線層和4層帶線介質基板交替層疊，上耦合傳輸線層和下耦合傳輸線層各分布兩根耦合線，布線相同，同層耦合線鏡像對稱，連接接地金屬柱和平衡端口過渡金屬柱，不平衡端口傳輸線層分布傳輸線，連接不平衡端口過渡金屬柱，傳輸線和四根耦合線的垂直投影重合，不平衡端口過渡金屬柱作為輸入，兩個平衡端口過渡金屬柱作為輸出，均與上表面地的金屬鋪層絕緣隔離，下表面地采用金屬鋪層，無布線或布孔，兩個接地金屬柱貫穿并連接5層帶線層。

技術領域

本發明屬于微波技術領域，具體涉及一種耦合電路技術。

背景技術

隨著無線通訊技術的快速演變，無線系統越來越趨向于大功率、高效率、超寬帶、高線性。面對這些技術需求，GaN微波功率器件具有更大禁帶寬度、更高擊穿電壓、更高功率密度、更大功率承受能力，相同特征尺寸下比GaAs器件效率更高，成為了無線系統固態發射鏈路中的主要應用和發展目標。

高功率量級的GaN功率器件，為探測系統帶來探測距離、功率密度、系統效率、孔徑數量等方面的優勢，對電路匹配和設計使用提出了新的要求。高功率GaN功率器件要求自身輸出阻抗極低，通常為1至2Ω左右，常常采用推挽式電路結構，合成大功率輸出。

傳統設計方法為了實現50Ω到1至2Ω的阻抗變換，常使用同軸巴倫來進行4:1的阻抗變換，再利用微帶線及電容的分布式匹配電路結構，將12.5Ω匹配到功率管輸出端口，達到1至2Ω阻抗。

使用傳統同軸巴倫匹配，一是實現50Ω至12.5Ω的阻抗變換，二是推挽電路平衡端到不平衡端50Ω的變換。匹配電路中的同軸巴倫電尺寸長為λ/8，在大功率低頻段使用，尤其是P、UHF、VHF頻段，會占用很大的印制板面積，需要彎折排布來減小占用的電路尺寸。對發射電路設計而言，增加的電路尺寸帶來額外的設計成本，導致系統體積增加。

過大的電路尺寸，還會帶來更大的散熱金屬，增加系統重量，對整個工作平臺的負重載荷造成嚴重負擔。特別是對衛通訊和移動平臺，其負載能力有限，這種設計方式對系統設計造成很大影響；

電路尺寸過大，還會擠占控制、能源、冷卻和其他系統設備的空間及重量，導致系統設計成本增加，使系統自身工作運行可靠性下降。

由此可知，巴倫電路的小型化或者新型的匹配電路，對整個無線通訊系統小型化、輕量化顯得非常重要。小型化不僅能夠減小功率放大電路的使用面積和重量體積，降低收發組件帶來的載荷負重，還能減輕平臺和系統承重負擔，保證天線的口徑功率和輸出效率，帶來輕量化的收益。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的問題，提出了一種立體Marchand巴倫帶線結構，為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案。

采用5層帶線層和4層帶線介質基板交替層疊，從上到下分別為上表面地、上耦合傳輸線層、不平衡端口傳輸線層、下耦合傳輸線層、下表面地。

上耦合傳輸線層和下耦合傳輸線層各分布兩根耦合線，布線相同，不平衡端口傳輸線層分布傳輸線，傳輸線和四根耦合線的垂直投影重合。

不平衡端口過渡金屬柱垂直貫穿上表面地、上耦合傳輸線層、不平衡端口輸入傳輸線層，作為輸入；兩個平衡端口過渡金屬柱垂直貫穿上表面地、上耦合傳輸線層、不平衡端口傳輸線層、下耦合傳輸線層，作為輸出；兩個接地金屬柱貫穿并連接5層帶線層。

上表面地采用金屬鋪層，不平衡端口過渡金屬柱和平衡端口過渡金屬柱的外徑小于孔徑，與金屬鋪層絕緣隔離，下表面地采用金屬鋪層，無布線或布孔。

耦合線長度為λ/4，傳輸線的長度為λ/2，同層的兩根耦合線鏡像對稱。

同層的一根耦合線的一端連接一個接地金屬柱，另一端連接一個平衡端口過渡金屬柱，另一根耦合線的一端連接另一個接地金屬柱，另一端連接另一個平衡端口過渡金屬柱。