基于微带线的平面魔T的制作方法

本发明属于微波无源器件技术领域，特别是一种外形尺寸小、生产成本低、集成度高的基于微带线的平面魔T。

背景技术：

魔T(Magic T)是波导分支器的一种，它在功能上实现了射频电路中功分和巴伦结构的有效结合，即魔T兼备了从差臂输入信号，两个输出端口分别输出等幅反向的信号，从和臂输入信号，则两个输出端口分别输出等幅同向的信号功的功能。

现有魔T是基于波导实现的。虽然设计简单，但是加工成本高、设备尺寸大、重量重，不利于多系统集成。尤其是随着模块结构单元(Modular Building Block,MBB)和单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)的发展，对魔T等无源微波器件的外形尺寸、生产成本、集成度均提出了新的要求。

因此，现有技术存在的问题是：基于波导的魔T外形尺寸大、生产成本高、集成度低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于微带线的平面魔T，外形尺寸小、生产成本低、集成度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于微带线的平面魔T，包括矩形介质基板8，

所述介质基板8的下表面设有矩形的第一金属接地板5和第二金属接地板6，所述第一金属接地板5的一个窄边位于介质基板8的另一个宽边上，其另一个窄边与第二金属接地板6位于介质基板8内的宽边之间存在间隙，所述第二金属接地板6的一个宽边位于介质基板8的一个宽边上，其两个窄边分别位于介质基板8的两个窄边上，其另一个宽边位于介质基板8内，所述第一金属接地板5的两个宽边分别与其靠近的介质基板8的两个窄边保持相同距离，

在所述介质基板8的上表面与第一金属接地板5对应的区域设有差臂输入端口馈线 4和第一微带线10，在所述介质基板8的上表面与第二金属接地板6对应的区域设有和臂输入端口馈线2、第一输出端口馈线1和第二输出端口馈线3，所述和臂输入端口馈线2、差臂输入端口馈线4和第一微带线10与介质基板8的宽边垂直，所述第一输出端口馈线1和第二输出端口馈线3与介质基板8的宽边平行且位于同一直线上；

所述第一输出端口馈线1的输出端置于介质基板8的一个窄边上，第二输出端口馈线3的输出端置于介质基板8的另一个窄边上，第一输出端口馈线1的输入端与第二输出端口馈线3的输入端之间设有间隙；

所述差臂输入端口馈线4的输入端置于介质基板8的一个宽边上，其输出端与第一输出端口馈线1的输入端相连，所述微带线10的输出端与第二输出端口馈线3的输入端相连，其输入端通过金属柱7穿过介质基板8与第一金属接地板5相连；

还包括一与介质基板8的宽边平行的第二微带线11、与介质基板8的宽边垂直的第三微带线9和第四微带线12；

所述和臂输入端口馈线2的输入端置于介质基板8的另一个宽边上，其输出端与第二微带线11的中点垂直互连，所述第三微带线9的一端与第二微带线11的一端相连，其另一端与第一输出端口馈线1垂直互连，所述第四微带线12的一端与第二微带线11的另一端相连，其另一端与第二输出端口馈线3垂直互连。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、外形尺寸小，生产成本低：本发明结构简单，可在单片PCB板上实现，便与加工，生产成本低

2、集成度高：本发明可以提供等幅反相(同相)信号，也可以将两路等幅反向(同相)信号能量合并到一个端口输出，并且端口匹配特性很好，集成度高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明基于微带线的平面魔T的立体结构示意图。

图2是图1中面板的结构示意图。

图3是图1中底板的结构示意图。

图4是实施例中面板的几何参数示意图。

图5是实施例中底板的几何参数示意图。

图6是实施例中差臂输入时，两输出端口的S参数示例。

图7是实施例中和臂输入时，两输出端口的S参数示例。

图8是实施例中和差臂输入时的相位差示例。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于微带线的平面魔T，其包括矩形介质基板8，

所述介质基板8的下表面设有矩形的第一金属接地板5和第二金属接地板6，所述第一金属接地板5的一个窄边位于介质基板8的另一个宽边上，其另一个窄边与第二金属接地板6位于介质基板8内的宽边之间存在间隙，所述第二金属接地板6的一个宽边位于介质基板8的一个宽边上，其两个窄边分别位于介质基板8的两个窄边上，其另一个宽边位于介质基板8内，所述第一金属接地板5的两个宽边分别与其靠近的介质基板8的两个窄边保持相同距离，

在所述介质基板8的上表面与第一金属接地板5对应的区域设有差臂输入端口馈线4和第一微带线10，在所述介质基板8的上表面与第二金属接地板6对应的区域设有和臂输入端口馈线2、第一输出端口馈线1和第二输出端口馈线3，所述和臂输入端口馈线2、差臂输入端口馈线4和第一微带线10与介质基板8的宽边垂直，所述第一输出端口馈线1和第二输出端口馈线3与介质基板8的宽边平行且位于同一直线上；

所述第一输出端口馈线1的输出端置于介质基板8的一个窄边上，第二输出端口馈线3的输出端置于介质基板8的另一个窄边上，第一输出端口馈线1的输入端与第二输出端口馈线3的输入端之间设有间隙；

所述差臂输入端口馈线4的输入端置于介质基板8的一个宽边上，其输出端与第一输出端口馈线1的输入端相连，所述微带线10的输出端与第二输出端口馈线3的输入端相连，其输入端通过金属柱7穿过介质基板8与第一金属接地板5相连；

还包括一与介质基板8的宽边平行的第二微带线11、与介质基板8的宽边垂直的第三微带线9和第四微带线12；

所述和臂输入端口馈线2的输入端置于介质基板8的另一个宽边上，其输出端与第二微带线11的中点垂直互连，所述第三微带线9的一端与第二微带线11的一端相连，其另一端与第一输出端口馈线1垂直互连，所述第四微带线12的一端与第二微带线11的另一端相连，其另一端与第二输出端口馈线3垂直互连。

优选地，所述第一输出端口馈线1、和臂输入端口馈线2、第二输出端口馈线3、差臂输入端口馈线4、和第一微带线10均为50欧姆微带线，所述第二微带线11、第三微 带线9和第四微带线12均为75欧姆微带线。

所述的和臂输入端50欧姆馈线2和75欧姆微带线911垂直相连，两条75欧姆微带线互相平行。两条50欧姆输出端口13微带线分别与75欧姆微带线垂直相连，共同构成共模传输结构，两个输出端口互为隔离端口。

优选地，所述和臂输入端口馈线2的输入端置于介质基板8宽边的中点。

优选地，所述第一输出端口馈线1的输出端置于介质基板8一个窄边的中点，第二输出端口馈线3的输出端置于介质基板8的另一个窄边的中点。

优选地，所述第一金属接地板5介质基板8宽边上的窄边的中点与介质基板8宽边的中点重合。

优选地，所述的介质基板8的相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm。

所述的平面微带结构魔T，信号传递过程如下：

如果电磁信号从4端口进入魔T，即从差臂输入端输入，一路信号经过4，产生相位反转，另一路信号经过7和10，则在第一输出端口1、第二输出端口3输出两个差模信号，端口2为隔离端口，无信号输出；

若果电磁信号从2端口进入魔T，即从和臂输入端输入，一路信号经过2和9，另一路信号经过2和11，则在第一输出端口1、第二输出端口3输出两个共模信号，端口4为格力端口，无信号输出；

如果从1端口和3端口输入一组差模信号，在端口4处，汇聚了一路经过4和一路经过7和10的两路信号，两路信号相位相同，信号可以从4端口输出，在端口2处，汇聚了一路经过9和2和一路经过11和2的两路信号，两路信号相位相反，端口2无信号输出；

相反的，如果从1端口和3端口输入一组共模信号，则在端口4汇聚了两路相位相反的信号，无信号输出，在端口2处汇聚了两路相位相同的信号，有信号输出。

共模信号分别从50欧姆端口1和50欧姆端口3输出，此时端口4无信号输出，为隔离端口。信号从50欧姆端口1输入时候，信号分为两路，一路信号经过4到7再到10产生了相位反转，另一路信号经过9到12，两路信号在端口3处进行抵消，从而产生传输零点，构成端口1和端口3之间的隔离。

本发明基于微带线的魔T结构，在制造上通过印制电路板制造工艺对电路基板正面及背面的金属面进行加工腐蚀从而形成所需的金属图案。金属通孔通过打孔，内敷金属 从而使得所连接的上下表面的金属短路。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

平面微带结构魔T如图1所示，图2是该魔T的顶层电路和底层电路。有关尺寸规格如图4、5所示。所采用的介质基板5相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm，损耗角正切为0.0035。结合图3，平面微带魔T的各尺寸参数如下：l1＝15mm,l2＝12mm,l3＝16.45mm,l4＝16.45mm,l5＝12mm,l6＝10.87mm,w1＝w2＝w3＝w4＝1.13mm,w5＝0.95mm,w6＝w7＝1mm,R1＝0.2mm,a＝30mm,b＝30mm。

本实例平衡滤波器是在电磁仿真软件HFSS.13中建模仿真的。图5、6、7、8是本实例中微带平面魔T的S参数仿真图，可以看出，在中心频率4GHz附近，由图5、6可以看出，和臂或者差臂输入时候，插入损耗在1dB左右效果良好，并且反射损耗大于20dB，幅度性能良好。和臂输入时候，两个输出臂之间相位差在0度±5度，差臂输入时候，两个输出臂之间相位差在180度±5度之内，相位效果良好。综上所述，该微带结构的魔T不仅具有较小的系统的尺寸，较轻的质量，较高的隔离度，从而进一步实现无线通信系统的低成本、高性能、小型化设计，适应于现代通信系统的应用。