一种基于微带线—槽线结构的宽带巴伦的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波无源器件技术领域，特别是一种基于新型互联结构的宽带巴伦。
【背景技术】
[0002]巴伦即平衡非平衡转换器，能够实现功率的等幅反相分配以及阻抗匹配功能。其应用领域非常广泛，比如在天线领域中，对于差分天线而言，就需要一个巴伦将不平衡信号转换为平衡信号来为其馈电。目前微波集成电路中最常见的信号传输线是微带线，传输的是非平衡信号，而共面波导和共面带状线都是单面传输线，具有尺寸小，易于集成，便于与微带结构实现宽带互联结构等特点。基于这一背景，我们采用微带线一槽线结构实现了一种低损耗、小型化、较好阻抗匹配的宽带巴伦。
[0003]已有文献报道了宽带巴伦的结构:
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巴伦的等效电路，通过分析其链式散射矩阵，级联多阶阶梯阻抗，从而设计出通带内等波纹的宽带巴伦，但是该巴伦的尺寸较大，并且插入损耗较大。
[0004]文献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)中利用两个对称的微带线-共面带状线的互联结构实现了宽带的巴伦，但巴伦的尺寸比较大且结构比较复杂。
[0005]文献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)中利用相位变换器实现了宽带的巴伦，有较好的端口匹配特性，但是巴伦的尺寸较大。
[0006]综上所述，现有技术中的宽带巴伦是基于传统的Marchand巴伦采用级联的方式来设计的，阻抗匹配不容易做到很好，并且其尺寸较大、结构复杂。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种小型化、电路结构紧凑、插入损耗小、具有良好输出端口匹配特性的基于微带线一槽线结构的宽带巴伦。
[0008]实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于微带线一槽线结构的宽带巴伦，包括输入馈线、第一输出馈线和第二输出馈线，上述三个微带单元位于介质基板的上表面，金属接地板位于介质基板的下表面；其中介质基板为矩形，输入馈线的输入端位于矩形介质基板的宽边上，第一输出馈线和第二输出馈线分别位于矩形介质基板的两个长边上，且均由介质基板边缘开始向输入端微带线导带延伸且末端折叠呈L型；
输入馈线包括50欧姆微带线导带和二分之一波长传输线，其中二分之一波长传输线与介质基板的长边平行且位于矩形介质基板的中心线上；第一输出馈线包括50欧姆微带线导带和第一四分之一波长传输线，其中第一四分之一波长传输线的末端垂直指向矩形介质基板的一个宽边，该宽边设置有50欧姆微带线导带的输入端；第二输出馈线包括50欧姆微带线导带和第二四分之一波长传输线，其中第二四分之一波长传输线的末端垂直指向矩形介质基板的另一条宽边；
金属接地板上开有第一 U型槽线和第二 U型槽线，上述两个U型槽线结构相同，其中第一 U型槽线的开口方向与第二四分之一波长传输线的末端指向相同，第二 U型槽线的开口方向与第一U型槽线的开口方向相反，第一U型槽线包括依次连接的第一外侧槽线、第一中间槽线和第二外侧槽线，第一中间槽线与两个外侧槽线垂直；第二 U型槽线包括依次连接的第三外侧槽线、第二中间槽线和第四外侧槽线，第二中间槽线与两个外侧槽线垂直；上述四个外侧槽线均与介质基板的长边平行；
第一四分之一波长传输线在金属接地板的投影与第三外侧槽线的内侧相切，二分之一波长传输线在金属接地板的投影与第四外侧槽线内侧相切，二分之一波长传输线在金属接地板的投影同时与第二外侧槽线的内侧相切，第二四分之一波长传输线与第一外侧槽线内侧相切。
[0009]本发明与现有技术相比，其显著优点为:(1)本发明的基于微带线一槽线结构的宽带巴伦结构简单，可在单片PCB板上实现，便与加工，生产成本低；(2)能够实现功率的等幅反相分配和阻抗匹配功能，因此在差分天线等射频元件馈电时就无需再使用阻抗匹配段；(3)本发明的基于微带线一槽线结构的宽带巴伦具有尺寸小、工作频带宽(从4.8 GHz至8.2 GHz)、插入损耗小、两输出端口具有优异幅度及相位平衡特性等优点。
【附图说明】
[0010]图1是本发明基于微带线一槽线结构的宽带巴伦的结构示意图。
[0011]图2是本发明基于微带线一槽线结构的宽带巴伦的结构侧视图。
[0012]图3是本发明基于微带线一槽线结构的宽带巴伦的实施例的结构尺寸示意图。
[0013]图4是本发明实施例中S参数仿真图。
[0014]图5是本发明实施例中两个输出端口幅度差和相位差的仿真图。
【具体实施方式】
[0015]
下面结合附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
[0016]结合图1~2，本发明的一种基于微带线一槽线结构的宽带巴伦，包括输入馈线1、第一输出馈线2和第二输出馈线3，上述三个微带单元位于介质基板7的上表面，金属接地板6位于介质基板7的下表面；其中介质基板7为矩形，输入馈线1的输入端位于矩形介质基板7的宽边上，第一输出馈线2和第二输出馈线3分别位于矩形介质基板7的两个长边上，且均由介质基板7边缘开始向输入端微带线导带1延伸且末端折叠呈L型；
输入馈线1包括50欧姆微带线导带11和二分之一波长传输线12，其中二分之一波长传输线12与介质基板7的长边平行且位于矩形介质基板7的中心线上；第一输出馈线2包括50欧姆微带线导带21和第一四分之一波长传输线22，其中第一四分之一波长传输线22的末端垂直指向矩形介质基板7的一个宽边，该宽边设置有50欧姆微带线导带11的输入端；第二输出馈线3包括50欧姆微带线导带31和第二四分之一波长传输线32，其中第二四分之一波长传输线32的末端垂直指向矩形介质基板7的另一条宽边；
金属接地板6上开有第一 U型槽线4和第二 U型槽线5，上述两个U型槽线结构相同，其中第一 U型槽线4的开口方向与第二四分之一波长传输线32的末端指向相同，第二 U型槽线5的开口方向与第一 U型槽线4的开口方向相反，第一 U型槽线4包括依次连接的第一外侧槽线41、第一中间槽线42和第二外侧槽线43，第一中间槽线42与两个外侧槽线垂直；第二 U型槽线5包括依次连接的第三外侧槽线51、第二中间槽线52和第四外侧槽线53，第二中间槽线52与两个外侧槽线垂直；上述四个外侧槽线均与介质基板7的长边平行；
第一四分之一波长传输线22在金属接地板6的投影与第三外侧槽线51的内侧相切，二分之一波长传输线12在金属接地板6的投影与第四外侧槽线53内侧相切，二分之一波长传输线12在金属接地板6的投影同时与第二外侧槽线43的内侧相切，第二四分之一波长传输线32与第一外侧槽线41内侧相切。
[0017]所述50欧姆微带线导带21和第一四分之一波长传输线22之间的弯折角度为90度，50欧姆微带线导带31和第二四分之一波长传输线32之间的弯折角度为90度。
[0018]所述介质基板7的相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm。
[0019]所述介质基板7的尺寸为ΑΧβ =