基于介质集成悬置平行带线的慢波传输线结构

1.本发明涉及射频微波电路技术领域，特别是涉及一种基于介质集成悬置平行带线的慢波传输线结构。


背景技术：

2.传输线是射频微波前端无源电路及有源电路的基本组成部分。差分或者平衡形式的传输线能够传输差分信号，同时具有共模噪声抑制的能力。双边平行带线是常用的差分传输线结构，在差分无源电路中得到广泛的研究和应用。然而，现有双边平行带线及其电路的尺寸通常较大，尤其是在工作频率较低的情况下。此外，目前的双边带线通常暴露在空气中，存在一定的辐射损耗问题。
3.因此，减小双边平行带线及电路的尺寸，同时减小电路辐射损耗，具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的双边平行带线及电路的尺寸圈套，同时电路辐射存在一定的损耗问题，而提供一种基于介质集成悬置平行带线的慢波传输线结构，该结构同时具有电路小型化和辐射损耗小的优势。
5.为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
6.一种基于介质集成悬置平行带线的慢波传输线结构，包括设置于基于介质集成悬置平行带线内部的双边平行带线，所述双边平行带线布置于一个目标介质基板的上下表面，所述目标介质基板的上表面以上以及下表面以下分别形成空气腔体，所述双边平行带线包括位于空气腔体内的低阻抗双边带线以及高阻抗双边带线；所述低阻抗双边带线由分别布置于目标介质基板上下表面的上下平行且在垂直方向上重叠的上层低阻抗带线与下层低阻抗带线构成，所述高阻抗双边带线由别布置于目标介质基板上下表面的上下平行且水平方向相互偏移的上层高阻抗带线与下层高阻抗带线构成；低阻抗双边带线的上层低阻抗带线和高阻抗双边带线的上层高阻抗带线相互级联，低阻抗双边带线的下层低阻抗带线和高阻抗双边带线的下层高阻抗带线相互级联，构成具有慢波效应的双边带线结构，形成双边带线慢波结构。
7.作为一个优选的技术方案，所述低阻抗双边带线采用平行板结构，所述高阻抗双边带线采用弯折线结构。
8.作为一个优选的技术方案，基于介质集成悬置平行带线具有五层介质基板，每层介质基板的上表面及下表面分别设置有金属层；贯穿介质基板的金属化通孔，将不同金属层的局部信号导带或者信号地进行互相连接；第二层介质基板和第四层介质基板的中间部分的介质基板局部镂空切除，从而在五层介质基板内部形成空气腔体；双边平行带线设置在第三层介质基板的上下表面并位于所述空气腔体中且与同层的金属层在水平方向上相互隔开，实现将双边带线结构内置于一个具有电磁屏蔽特性的多层介质板内部，以降低辐射损耗。
9.作为一个优选的技术方案，通过连续左右折弯形成的首尾连接的弯折结构。
10.本发明所提出的基于介质集成悬置平行带线的慢波传输线结构，利用高阻抗双边带线和低阻抗双边带线级联的形式，实现了双边带线差分传输线的慢波效应，能够有效减小双边带线传输线的物理长度以及其相关电路的电路尺寸。
11.此外，本发明所提出的基于介质集成悬置平行带线的慢波传输线结构，将双边带线慢波结构内置在空气腔体内，具有辐射损耗小的优势。
附图说明
12.图1是本发明的慢波双边带线传输线的布置于目标介质基板上的俯视图(包括5段低阻抗双边带线和4段高阻抗双边带线)；
13.图2是图1中慢波双边带线的上金属层结构图；
14.图3是图1中慢波双边带线的下金属层结构图；
15.图4是低阻抗双边带线在目标介质基板上的剖面视图；
16.图5是高阻抗双边带线在目标介质基板上的剖面视图；
17.图6是高阻抗双边带线的俯视图；
18.图7是低阻抗双边带线的俯视图；
19.图8是介质集成悬置平行带线(sispsl)结构的多层示意图；
20.图9是慢波双边带线传输线的布置于目标介质基板上后俯视图(包括4段低阻抗双边带线和3段高阻抗双边带线)；
21.图10是图9中慢波双边带线的上金属层结构图；
22.图11是图9中慢波双边带线的下金属层结构图。
具体实施方式
23.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.慢波结构能够在保持电长度不变的情况下，有效减小传输线的物理长度。介质集成悬置线(substrate integrated suspended line,sisl)是基于多层板结构的自封装电路设计平台，能够有效减小内部电路的辐射损耗，具有自封装、低成本、高集成度、高性能等优势。将双边带线结构内置在多层介质集成悬置线结构中，形成新的差分传输线结构，即介质集成悬置平行带线(substrate integrated suspended parallel strip line，sispsl)。因此，本发明结合慢波结构及介质集成悬置平行带线解决背景技术中提出减小双边平行带线及电路的尺寸，同时减小电路辐射损耗的技术问题。
25.如图1至图8所示，本发明实施例的基于介质集成悬置平行带线(sispsl)的慢波传输线结构，设置于基于介质集成悬置平行带线中，作为主体的双边带线结构包括两层金属层，分别为上金属层55和下金属层66，所述的上金属层55和下金属层66分别置于基于介质集成悬置平行带线的一个目标介质板(请参见图8所示的第三基板03)的上下两侧，从而构成双边带线结构，且该介质板的两侧为基于介质集成悬置平行带线的空气腔体。
26.本发明实施例中，基于介质集成悬置平行带线的多层结构最终构成一种介质集成悬置平行带线结构，该慢波传输线称作基于介质集成悬置平行带线的慢波传输线结构。其
中，上金属层55由上层低阻抗带线11与上层高阻抗带线21级联形成，下金属层66由下层低阻抗带线12与下层高阻抗带线22级联形成。
27.本发明实施例中，所述的低阻抗双边带线是由位于介质板上下两侧的两层金属层共同构成的，低阻抗双边带线的上金属层和下金属层自上而下看是重叠的，即平行板结构，一起构成了低阻抗的双边带线结构。由于其重叠面积大，互电容也大，其特征阻抗值小，因此称之为“低”阻抗的双边带线。
28.本发明实施例中，所述的高阻抗双边带线是由位于目标介质板上下两侧的两层金属层共同构成的，高阻抗双边带线的上金属层和下金属层自上而下看是存在偏移的，一起构成了高阻抗的双边带线结构。由于上金属层和下金属层存在偏移，相距较远，上金属层和下金属层的线宽也比较窄，互电容小，其特征阻抗值大，因此称之为“高”阻抗的双边带线。
29.本发明实施例的慢波传输线，其慢波效应主要通过高低阻抗带线级联得到。对于图1至图3的慢波传输线结构，其包括5段低阻抗双边带线和4段高阻抗双边带线。
30.需要说明的是，双边带线作为一种差分传输线，其特性阻抗的大小主要由两条带线的相对位置关系和各自的线宽决定。
31.其中，低阻抗双边带线的线宽较宽，且上下金属层基本重叠，形成的互电容效应较大，而互感相对较小，因此其特性阻抗较低。
32.其中，高阻抗双边带线的线宽较窄，且上下金属层之间的水平距离较远，基本没有垂直重叠部分，所形成的互电容效应较小，且窄线通过折叠弯折使得其自电感较大，因此该段双边带线的特性阻抗较高。
33.通过高低阻抗线的级联，能够有效增强该双边带线的慢波效应，从而实现小型化目的。
34.如图8所示，本发明实施例的双边带线慢波传输线内置于多层电路板中，形成介质集成悬置双边带线结构(sispsl)。
35.其中，介质集成悬置双边带线结构包括自上而下叠放布置的五层介质基板，分别为第一基板01、第二基板02、第三基板03、第四基板04、第五基板05，以及十层金属层，分别为第一金属层1、第二金属层2、第三金属层3、第四金属层4、第五金属层5、第六金属层6、第七金属层7、第八金属层8、第九金属层9、第十金属层10。
36.其中，第一金属层1和第二金属层2分别位于第一基板01的上下表面，第三金属层3和第四金属层4分别位于第二基板02的上下表面，第五金属层5和第六金属层6分别位于第三基板03的上下表面，第七金属层7和第八金属层8分别位于第四基板04的上下表面，第九金属层9和第十金属层10分别位于第五基板05的上下表面。
37.其中，在第二基板2和第四基板4的中间位置进行局部镂空切除，当五层介质基板压合在一起时，在内部形成空气腔体。本发明中的双边带线构成的上金属层55和下金属层66位于空气腔体中，上金属层55与第五金属层位于同一层，下金属层66和第六金属层位于同一层，且各自与同层的金属层在水平方向相互隔开。
38.本发明实施例，通过将慢波双边带线结构内嵌在介质集成悬置双边带线结构的空气腔体内，实现了慢波双边带线结构的自封装，同时减小其辐射损耗。
39.图9-图11展示的是该慢波双边带线的一种简化形式，包括4段低阻抗双边带线和3段高阻抗双边带线互相级联。
40.需要说明的是，本发明所提出的慢波带线结构，根据实际电路的需要，可以采用任意数目的低阻抗线和任意数目的高阻抗线互相级联构成，不限于图示的实施例。
41.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；
42.因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。