小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元的制作方法

本发明涉及微波无源技术领域，具体地，涉及小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元。

背景技术：

微带--同轴转换结构现已成为射频测试系统中不可或缺的微波无源组件。微带线作为微波传输线的一种，主要有平行线、同轴线、波导、带状线和微带线等不同形式。同轴线和波导体积大，重量大，机械加工量大，成本高。而微带线结构体积小，重量轻，可靠性高，性能好等优点，因此已广泛应用于微波无源技术应用领域。

在射频测试电路中，为了测试印刷电路板的性能，就需要印刷电路板与测试设备的转换结构。但是在小型微波组件设计中，可提供的安装空间有限，因此在微带电路板的设计过程中需设置多层布线来实现组件的小型化。这样就需要一个转接结构实现多层组件之间的信息互连。

对微带-同轴转换的设计要求：1、低损耗，匹配性能良好；2、频带宽，可实现多个频带的应用兼容；3、体积小，重量轻，易于加工。本发明在传统的微带同轴垂直转换结构中进行了改进。通过改变微带线的形状，在地板上开孔等易于加工和圆形微带线接头的补偿措施，使微带与同轴之间的转换能获得良好的低驻波和低损耗的性能。

通常微带结构通过牺牲体积来获得低频良好性能，然而体积大的微带结构无法应用于无人机和卫星装配中。在低频段实现结构小型化成为一个较难实现的指标。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元。该小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元具有体积小，结构简单，损耗低的优势，以期更广泛地应用于小型多层集成电路领域。

为了实现上述目的，本发明提供了一种小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元，该小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元包括：上层s形微带线结构、同轴馈电结构和下层s形微带结构，所述上层s形微带线结构和所述下层s形微带结构相同，且相平行设置，所述同轴馈电结构的两端分别连接于所述上层s形微带线结构和所述下层s形微带结构。

优选地，所述上层s形微带线结构：上层微带线、上层介质基板、上层矩形接地板和上层圆形槽；其中，所述上层微带线设置于所述上层介质基板上，且所述上层矩形接地板设置于所述上层介质基板的下方，且在所述上层介质基板的下方设置有所述上层圆形槽，且所述上层圆形槽与所述同轴馈电结构的一端相配合设置。

优选地，所述上层微带线为s型。

优选地，所述同轴馈电结构包括：圆形同轴外导体、圆形同轴内导体、第一空气过渡腔和第二空气过渡腔；其中，所述圆形同轴外导体的内部套有所述圆形同轴内导体，且所述圆形同轴内导体的两端分别连接于所述上层s形微带线结构和所述下层s形微带结构；所述第一空气过渡腔设置于所述圆形同轴外导体和所述上层s形微带线结构之间，所述第二空气过渡腔设置于所述圆形同轴外导体和所述下层s形微带线结构之间。

优选地，所述上层介质基板的材料为rogers5880；其中，相对介电常数为2.2，厚度为0.254mm。

优选地，该小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元还包括：圆形贴片，所述圆形贴片设置于所述上层s形微带线和所述下层s形微带线，且连接于所述上层微带线的一端，所述圆形贴片还连接于所述圆形同轴内导体的一端。

根据上述技术方案，本发明微带结构中的s形微带线弯曲程度大，以此实现小型化和宽频带的要求；同时在s形微带线的一端设置一圆形贴片，可很好地实现阻抗匹配；本发明在s形微带线的一端加入圆形贴片单元，以此能更好地实现阻抗匹配；本发明在微带地板上加入一圆形槽，通过调节圆形槽的半径，可实现较小的回波损耗；本发明的同轴体采用标准m2516c射频绝缘子，结构简单，易于装配保证了同轴的一致性，可以通过调节空气过渡腔的高度来使同轴体的内导体与微带板的下边缘相连通。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的微带--同轴转换结构的上层s形微带线俯视图

图2为本发明的微带--同轴转换结构的侧视图；

图3为本发明的微带--同轴转换结构的下层s形微带线俯视图；

图4为本发明的微带--同轴转换结构的剖视图；

图5为本发明的微带--同轴转换结构的s11参数仿真图；

图6为本发明的微带--同轴转换结构的s21参数仿真图。

附图标记说明

1上层s形微带线；2圆形贴片；3上层介质基板；4下层s形微带线；5下层圆形贴片；6上层介质基板；7圆形同轴外导体；8圆形同轴内导体；9上层空气过渡腔；10下层空气过渡腔；11矩形接地板；12圆形槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上下作用”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

本发明一种小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元，该小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元包括：上层s形微带线结构、同轴馈电结构和下层s形微带结构，所述上层s形微带线结构和所述下层s形微带结构相同，且相平行设置，所述同轴馈电结构的两端分别连接于所述上层s形微带线结构和所述下层s形微带结构。

根据上述技术方案，本发明微带结构中的s形微带线弯曲程度大，以此实现小型化和宽频带的要求；同时在s形微带线的一端设置一圆形贴片，可很好地实现阻抗匹配；本发明在s形微带线的一端加入圆形贴片单元，以此能更好地实现阻抗匹配；本发明在微带地板上加入一圆形槽，通过调节圆形槽的半径，可实现较小的回波损耗；本发明的同轴体采用标准m2516c射频绝缘子，结构简单，易于装配保证了同轴的一致性，可以通过调节空气过渡腔的高度来使同轴体的内导体与微带板的下边缘相连通。

在本发明的一种具体实施方式中，所述上层s形微带线结构：上层微带线、上层介质基板、上层矩形接地板和上层圆形槽；其中，所述上层微带线设置于所述上层介质基板上，且所述上层矩形接地板设置于所述上层介质基板的下方，且在所述上层介质基板的下方设置有所述上层圆形槽，且所述上层圆形槽与所述同轴馈电结构的一端相配合设置。

在本发明的一种具体实施方式中，所述上层微带线为s型。

在本发明的一种具体实施方式中，所述同轴馈电结构包括：圆形同轴外导体、圆形同轴内导体、第一空气过渡腔和第二空气过渡腔；其中，所述圆形同轴外导体的内部套有所述圆形同轴内导体，且所述圆形同轴内导体的两端分别连接于所述上层s形微带线结构和所述下层s形微带结构；所述第一空气过渡腔设置于所述圆形同轴外导体和所述上层s形微带线结构之间，所述第二空气过度腔设置于所述圆形同轴外导体和所述下层s形微带线结构之间。

在本发明的一种具体实施方式中，所述上层介质基板的材料为rogers5880；其中，相对介电常数为2.2，厚度为0.254mm。

在本发明的一种具体实施方式中，该小型化超宽带微带-同轴转换的结构单元还包括：圆形贴片，所述圆形贴片设置于所述上层s形微带线和所述下层s形微带线，且连接于所述上层微带线的一端，所述圆形贴片还连接于所述圆形同轴内导体的一端。

如图1所示，一种小型化超宽带微带--同轴转换的结构单元，是由两个s形微带结构、同轴馈电结构组成；

该上层s形微带结构包括：s形微带线1、矩形介质基板3、矩形接地板11、圆形槽12；该上层微带电路结构与下层结构相同；

如图2所示，该同轴馈电结构包括：圆形同轴外导体7，圆形同轴内导体8，空气过渡腔9和10；通过改变空气过渡腔的尺寸参数，可有效地实现阻抗匹配，提高了传输效率。

如图3所示，同时在s形微带线1的一端设置一圆形贴片，同轴内导体7依次穿过空气过渡腔9(第一空气过渡腔)和第二空气过渡腔10和介质基板3中的通孔，与圆形贴片下边缘相连通。通过圆形贴片2就可以很好地将s形微带线1上的能量传送到同轴内导体8，实现了电磁波的传送。同时通过调节圆形贴片2的半径实现微带线和同轴直角转换的阻抗匹配。设计中在s形微带线1的一端加入圆形贴片2，该圆形贴片2半径大于0.6mm时，在低频段转换效率高，小于0.6mm时，高频段转换效果良好。

如图4所示，基于微波基本理论，在同轴线传输媒介中，传输的是横电磁波(tem)，tem波是同轴线的主模，而微带线传输的是准横电磁波(quasitem)，两种不同传输形式在连接时，即在同轴接头与微带的连接处，将产生不连续，并随着频率逐渐增大，这一影响将会变得更加明显，导致较大的回波损耗或插入损耗等。因此在设计过程中引入空气过渡腔9，空气过渡腔10和圆形槽12的补偿措施，以此来消除或减小这种不连续带来的影响。

在s形微带线1的一段采用s形，不仅可以减小了微带线单元的尺寸，还可以通过微带线之间的互耦影响，增加谐振点，微调微带线表面的电流分布，从而改变电磁场分布，所以提高能量转换效率，实现宽频带的性能。

同时，采用同轴馈电方式，即为在圆形同轴外导体7内套有圆形同轴内导体8。该m2516c射频绝缘子体积小，易于装配，可有效提高空间利用率，且加工方便，易于阻抗匹配，同时寄生辐射也比较低。

介质基板材料为rogers5880，相对介电常数为2.2，厚度为0.254mm，尺寸大约为6.0mm*4.0mm；所对应的微带线特性阻抗为50欧姆，微带线宽为0.76mm，厚度为0.017mm：

如图5、图6所示，通过电磁仿真软件hfss仿真，在0.0～20.0ghz频段内，微带电路的反射系数s11小于12db，s21损耗小于0.35db，所覆盖频段为l、s、c、x、ku、k。整个转换结构简单，易于装配，可广泛应用于低频段收发组件及小型微带多层板互连的领域。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。