基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波毫米波混合平面集成電路，特別是一種基于雙面平行帶線的六端口高隔離度的寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線通信技術(shù)的快讀發(fā)展，使得微波毫米波電路與系統(tǒng)朝著小型化、集成化和模塊化的方向發(fā)展，不同介質(zhì)電路層之間的節(jié)點(diǎn)和互聯(lián)處存在著復(fù)雜的電磁互擾。寬頻段的多端口平衡電路與系統(tǒng)，由于具有較好的共模抑制特性和抗干擾特性，在微波毫米波電路與系統(tǒng)中具有至關(guān)重要的地位。平面雙面帶線結(jié)構(gòu)是一種雙層的平衡傳輸線如文獻(xiàn)I (“J.X.Chen, C.H.K.Chin, and Q.Xuej Double-sided parallel—strip line with an insertedconductor plane and its applicat1ns,IEEE Trans.Microw.Theory Tech., vol.55,n0.9，Sep.2007，pp.1899-1904”)，以及文獻(xiàn) 2 ( “ J.Shij J.X.Chen, and Q.Xuej A differentialvoltage-controlled integrated antenna osciIlator based on doubled-sidedparallel-strip line,IEEE Trans.Microw.Theory Tech.，vol.56，n0.10，Oct.2008，pp.2207 - 2212”)中都較詳細(xì)地介紹了這種平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)的特性及其應(yīng)用，但是基于雙面平行帶線的多端口平衡網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)還較少。而以往平衡多端口網(wǎng)路的設(shè)計(jì)，一般只是簡(jiǎn)單的代替多級(jí)的巴倫結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)及在微波毫米波混合集成電路中的應(yīng)用，如文獻(xiàn)3 ( “J.ff.May and G.M.Rebeiz, A 40 - 50-GHz SiGe 1:8differential power divider usingshielded broadside-coupled striplines, IEEE Trans.Microw.Theory Tech., vol.56, n0.7, Jul.2008, pp.1575 - 1581”)，以及文獻(xiàn) 4 ( “L.S.ffu, B.Xia, and J.F.Mao, A half-modesubstrate integrated waveguide ring for two-way power divis1n of balancedcircuit, IEEE Microw.Wireless Compon.Lett., vol.22, n0.7, Jul.2012, pp.333-335”)中都比較詳細(xì)地介紹了幾種多端口平衡功率分配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些多端口平衡網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn)有:(I)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)體積大，電路復(fù)雜；(2)差模功分帶寬小于25%，不能滿足寬帶通信息系統(tǒng)需求；(3)共模抑制帶寬窄，功分端口差模共模互換抑制度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于雙面平行帶線的六端口平衡網(wǎng)絡(luò)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于雙面平行帶線的六端口平衡網(wǎng)絡(luò)，包括上下兩層結(jié)構(gòu)，其中第一網(wǎng)絡(luò)端口、第二網(wǎng)絡(luò)端口、第三網(wǎng)絡(luò)端口、第四網(wǎng)絡(luò)端口、第五網(wǎng)絡(luò)端口和第六網(wǎng)絡(luò)端口分別與六條雙面平行帶線相連，其中第三網(wǎng)絡(luò)端口和第四網(wǎng)絡(luò)端口位于介質(zhì)基板的一側(cè)，第五網(wǎng)絡(luò)端口和第六網(wǎng)絡(luò)端口位于介質(zhì)基板對(duì)稱的另外一側(cè)，第一網(wǎng)絡(luò)端口和第二網(wǎng)絡(luò)端口分別位于介質(zhì)基板的另外兩側(cè)，第一網(wǎng)絡(luò)端口和第二網(wǎng)絡(luò)端口位于同一直線上；
[0005]第一網(wǎng)絡(luò)端口分別與第三網(wǎng)絡(luò)端口和第五網(wǎng)絡(luò)端口之間并聯(lián)兩條等寬度的第一傳輸線，第二網(wǎng)絡(luò)端口也分別與第四網(wǎng)絡(luò)端口和第六網(wǎng)絡(luò)端口之間并聯(lián)兩條等寬度的第一傳輸線，第一傳輸線的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)；第三網(wǎng)絡(luò)端口與第四網(wǎng)絡(luò)端口之間、第五網(wǎng)絡(luò)端口與第六網(wǎng)絡(luò)端口之間均并聯(lián)了等寬度的第二傳輸線，第二傳輸線的長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)；第三網(wǎng)絡(luò)端口與第四網(wǎng)絡(luò)端口各自對(duì)應(yīng)的雙面平行帶線的另一端均分別連接長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的第三傳輸線，第五網(wǎng)絡(luò)端口與第六網(wǎng)絡(luò)端口各自對(duì)應(yīng)的雙面平行帶線的另一端均分別連接長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的第四傳輸線，每根第三傳輸線均與對(duì)應(yīng)的第四傳輸線通過(guò)具有180度反相特性的反相器連接，上述兩個(gè)反相器對(duì)稱設(shè)置。
[0006]所述每個(gè)反相器均包括兩個(gè)金屬通孔、四條短枝節(jié)傳輸線和兩個(gè)隔離電阻，其中四條短枝節(jié)傳輸線分別為第一短枝節(jié)傳輸線、第二短枝節(jié)傳輸線、第三短枝節(jié)傳輸線、第四短枝節(jié)傳輸線，第一短枝節(jié)傳輸線與第二短枝節(jié)傳輸線位于上層并關(guān)于反相器上層中心對(duì)稱，第一短枝節(jié)傳輸線與第二短枝節(jié)傳輸線之間連接第一隔離電阻；
[0007]第三短枝節(jié)傳輸線和第四短枝節(jié)傳輸線位于下層并關(guān)于反相器下層中心對(duì)稱，第三短枝節(jié)傳輸線和第四短枝節(jié)傳輸線之間連接第二隔離電阻；
[0008]第一短枝節(jié)傳輸線與第四短枝節(jié)傳輸線中心對(duì)稱，第二短枝節(jié)傳輸線與第四短枝節(jié)傳輸線之間通過(guò)第一金屬通孔連接，第一短枝節(jié)傳輸線與第三短枝節(jié)傳輸線之間通過(guò)第二金屬通孔連接。
[0009]所述六條雙面平行帶線均具有相等的長(zhǎng)度和寬度，其阻抗值都等于50歐姆。
[0010]第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線與第四傳輸線的寬度相等，第一傳輸線、第三傳輸線與第四傳輸線的長(zhǎng)度相等。
[0011]第一隔離電阻與第二隔離電阻的大小相等，電阻值都為100歐姆。
[0012]介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2?16,介質(zhì)基板的高度為0.1?4mm。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:(1)利用雙面平行帶線反相器結(jié)構(gòu)，減少了并聯(lián)的巴倫結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體積相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少30%以上；(2)未采用復(fù)雜寬頻耦合結(jié)構(gòu)，功分損耗較小，結(jié)構(gòu)帶寬更寬；(3)功分端口之間的隔離、差模和共模信號(hào)轉(zhuǎn)換的隔離大于35dB，總體電性能更好。
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)的上層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)的反相器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)的3D結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)的差模信號(hào)功分帶寬、端口隔離的結(jié)果圖。
[0019]圖5為本發(fā)明基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)的共模信號(hào)抑制帶寬、端口隔離的結(jié)果圖。
[0020]圖6為本發(fā)明基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)的功分端口差模信號(hào)和共模信號(hào)轉(zhuǎn)換抑制的結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)，包括上下兩層結(jié)構(gòu)，其中第一網(wǎng)絡(luò)端口 P1、第二網(wǎng)絡(luò)端口 P2、第三網(wǎng)絡(luò)端口 P3、第四網(wǎng)絡(luò)端口 P4、第五網(wǎng)絡(luò)端口 P5和第六網(wǎng)絡(luò)端口 P6分別與六條雙面平行帶線I相連，其中第三網(wǎng)絡(luò)端口 P3和第四網(wǎng)絡(luò)端口 P4位于介質(zhì)基板的一側(cè)，第五網(wǎng)絡(luò)端口 P5和第六網(wǎng)絡(luò)端口 P6位于介質(zhì)基板對(duì)稱的另外一側(cè)，第一網(wǎng)絡(luò)端口 Pl和第二網(wǎng)絡(luò)端口 P2分別位于介質(zhì)基板的另外兩側(cè)，第一網(wǎng)絡(luò)端口 Pl和第二網(wǎng)絡(luò)端口 P2位于同一直線上；
[0022]第一網(wǎng)絡(luò)端口 Pl分別與第三網(wǎng)絡(luò)端口 P3和第五網(wǎng)絡(luò)端口 P5之間并聯(lián)兩條等寬度的第一傳輸線2，第二網(wǎng)絡(luò)端口 P2也分別與第四網(wǎng)絡(luò)端口 P4和第六網(wǎng)絡(luò)端口 P6之間并聯(lián)兩條等寬度的第一傳輸線2，第一傳輸線2的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)；第三網(wǎng)絡(luò)端口 P3與第四網(wǎng)絡(luò)端口 P4之間、第五網(wǎng)絡(luò)端口 P5與第六網(wǎng)絡(luò)端口 P6之間均并聯(lián)了等寬度的第二傳輸線4，第二傳輸線4的長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)；第三網(wǎng)絡(luò)端口 P3與第四網(wǎng)絡(luò)端口 P4各自對(duì)應(yīng)的雙面平行帶線的另一端均分別連接長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的第三傳輸線3，第五網(wǎng)絡(luò)端口 P5與第六網(wǎng)絡(luò)端口 P6各自對(duì)應(yīng)的雙面平行帶線的另一端均分別連接長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的第四傳輸線8，每根第三傳輸線3均與對(duì)應(yīng)的第四傳輸線8通過(guò)具有180度反相特性的反相器5連接，上述兩個(gè)反相器對(duì)稱設(shè)置。
[0023]所述每個(gè)反相器5均包括兩個(gè)金屬通孔6、四條短枝節(jié)傳輸線9和兩個(gè)隔離電阻7，其中四條短枝節(jié)傳輸線分別為第一短枝節(jié)傳輸線9-1、第二短枝節(jié)傳輸線9-2、第三短枝節(jié)傳輸線9-3、第四短枝節(jié)傳輸線9-4，第一短枝節(jié)傳輸線9-1與第二短枝節(jié)傳輸線9-2位于上層并關(guān)于反相器上層中心對(duì)稱，第一短枝節(jié)傳輸線9-1與第二短枝節(jié)傳輸線9-2之間連接第一隔離電阻7-1 ；
[0024]第三短枝節(jié)傳輸線9-3和第四短枝節(jié)傳輸線9-4位于下層并關(guān)于反相器下層中心對(duì)稱，第三短枝節(jié)傳輸線9-3和第四短枝節(jié)傳輸線9-4之間連接第二隔離電阻7-2 ；
[0025]第一短枝節(jié)傳輸線9-1與第四短枝節(jié)傳輸線9-4中心對(duì)稱，第二短枝節(jié)傳輸線9-2與第四短枝節(jié)傳輸線9-4之間通過(guò)第一金屬通孔6-1連接，第一短枝節(jié)傳輸線9-1與第三短枝節(jié)傳輸線9-3之間通過(guò)第二金屬通孔6-2連接。
[0026]所述的連接六個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口的傳輸線I具有相等的長(zhǎng)度和寬度，其阻抗值都等于50歐姆。
[0027]所述第一傳輸線2、第三傳輸線3、第二傳輸線4與第四傳輸線8的寬度相等，第一傳輸線2、第三傳輸線3與第四傳輸線8的長(zhǎng)度相等。
[0028]所述串聯(lián)在第三傳輸線與第四傳輸線之間的具有180度反相特性的反相器5關(guān)于整個(gè)平衡網(wǎng)絡(luò)左右對(duì)稱分布；第一隔離電阻7-1與第二隔離電阻7-2的大小相等，電阻值都為100歐姆。
[0029]所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2?16,介質(zhì)基板的高度為0.1?4mm。
[0030]下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述:
[0031]本發(fā)明基于雙面平行帶線的六端口寬帶平衡網(wǎng)絡(luò)，利用上下平行的雙面平行帶線結(jié)構(gòu)和兩個(gè)180度的理想寬帶移相器，減少了并聯(lián)巴倫結(jié)構(gòu)的使用。兩個(gè)180度的反相器能較好的實(shí)現(xiàn)共模信號(hào)抑制，并聯(lián)在反相功分器中間部分的四個(gè)隔離電阻有效地改善了輸出端口的隔離度。整體平衡電路使得差模的功分帶寬提高到了 50%以上，功分端口隔離度大于35dB，結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、電性能好，以便提供一種更加實(shí)用的平面寬帶多端口平衡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0032]結(jié)合圖1、圖2和圖3，本發(fā)明