本發(fā)明屬于微波無(wú)源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種外形尺寸小、生產(chǎn)成本低、集成度高的基于功分結(jié)構(gòu)的平衡傳輸電路。

背景技術(shù)：

平衡傳輸電路的作用是傳輸差模信號(hào)，對(duì)共模噪聲進(jìn)行抑制。這一對(duì)環(huán)境噪聲和器件熱噪聲具有良好的免疫性的特點(diǎn)，可極大地改善發(fā)射機(jī)的效率和提高接收機(jī)的信噪比，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中起著越來(lái)越重要的作用。

現(xiàn)有的平衡傳輸電路多采用了諧振器的諧振模式來(lái)抑制共模噪聲，雖然實(shí)現(xiàn)效果比較好(一般共模抑制高于20dB),但是諧振器的尺寸過(guò)大，不便于集成，且工作的相對(duì)帶寬窄，這限制了其通用性，且復(fù)雜的模式分析和仿真優(yōu)化增加了設(shè)計(jì)成本。

LTCC技術(shù)可以在較小的尺寸上實(shí)現(xiàn)平衡傳輸電路，但是LTCC技術(shù)加工工藝復(fù)雜，加工成本高，限制了其應(yīng)用。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的的問(wèn)題是：平衡傳輸電路外形尺寸大，生產(chǎn)成本高，集成度低，通用性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于功分原理的平衡傳輸電路，外形尺寸小，生產(chǎn)成本低，集成度高，通用性好。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于功分結(jié)構(gòu)的平衡傳輸電路，包括外形相同、自下向上依次疊加放置的矩形下介質(zhì)基板12、金屬接地板2和上介質(zhì)基板11，所述金屬接地板2被位于寬邊中部、平行于窄邊的空隙帶23分隔成相互獨(dú)立的左屬接地板21和右金屬接地板22；所述上介質(zhì)基板11上表面與右金屬接地板22對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第一輸入端口31，上介質(zhì)基板11上表面與左金屬接地板21對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第二輸出端口41；所述下介質(zhì)基板11下表面與右金屬接地板22對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第二輸入端口32，下介質(zhì)基板11下表面與左金屬接地板21對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第一輸出端口42。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1、外形尺寸小，生產(chǎn)成本低：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可在PCB板上實(shí)現(xiàn)，便與加工，生產(chǎn)成本低

2、通用性好：本發(fā)明可以工作在較寬的帶寬范圍內(nèi)，并且端口匹配特性很好，集成度高。

3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于調(diào)試：本發(fā)明利用了功分器可以產(chǎn)生一對(duì)相位相同的信號(hào)對(duì)的原理，將微帶線上的能量同相地耦合一部分到中間地板上去，從而加強(qiáng)傳輸結(jié)構(gòu)對(duì)于共模信號(hào)的抑制，事實(shí)情況是會(huì)對(duì)共模提高5dB以上的抑制效果，達(dá)到20dB以上的共模抑制，從而能夠使得該結(jié)構(gòu)應(yīng)用到平衡傳輸電路中去。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于功分原理的平衡傳輸結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中金屬接地板層電路圖。

圖3是圖1中上層電路圖。

圖4是圖1中下電路圖。

圖5是實(shí)施例上層電路幾何結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是實(shí)施例金屬接地板層幾何結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是實(shí)施例下層幾何結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是共模差模輸入時(shí)的S參數(shù)示例圖。

圖中，上介質(zhì)基板11、左屬接地板21、下介質(zhì)基板12、金屬接地板2、右金屬接地板22、空隙帶23、第一輸入端口31、第二輸出端口41，

第一上微帶線51、第二上微帶線52、第三上微帶線53、第四上微帶線54、第五上微帶線55、第六上微帶線56、上金屬柱57，

第一下微帶線61、第二下微帶線62、第三下微帶線63、第四下微帶線64、第五下微帶線65和第六下微帶線66，下金屬柱67。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，本發(fā)明基于功分結(jié)構(gòu)的平衡傳輸電路，包括外形相同、自下向上依次疊加放置的矩形下介質(zhì)基板12、金屬接地板2和上介質(zhì)基板11，所述金屬接地板2被位于寬邊中部、平行于窄邊的空隙帶23分隔成相互獨(dú)立的左屬接地板21和右金屬接地板22；從而左屬接地板21和右金屬接地板22相對(duì)于寬邊中點(diǎn)連線對(duì)稱。

所述上介質(zhì)基板11上表面與右金屬接地板22對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第一輸入端口31，上介質(zhì)基板11上表面與左金屬接地板21對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第一輸出端口41；

所述下介質(zhì)基板11下表面與右金屬接地板22對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第二輸入端口32，下介質(zhì)基板11下表面與左金屬接地板21對(duì)應(yīng)區(qū)域設(shè)有第一輸出端口42。

如圖3所示，在所述上介質(zhì)基板11上表面設(shè)有第一上微帶線51、第二上微帶線52、第三上微帶線53、第四上微帶線54、第五上微帶線55和第六上微帶線56，

所述第一上微帶線51、第三上微帶線53、第六上微帶線56與所述上介質(zhì)基板11的寬邊垂直，所述第二上微帶線52、第四上微帶線54、第五上微帶線55與所述上介質(zhì)基板11的寬邊平行，

所述第一上微帶線51、第二上微帶線52、第三上微帶線53位于上介質(zhì)基板11上表面與右金屬接地板22對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所述第六上微帶線56位于上介質(zhì)基板11上表面與左金屬接地板21對(duì)應(yīng)的區(qū)域，

所述第一上微帶線51的一端位于上介質(zhì)基板11的下寬邊上，作為第一輸入端口31，其另一端與第二上微帶線52的一端相連，所述第三上微帶線53的中部與第二上微帶線52的另一端相連，所述第三上微帶線53的下端與第四上微帶線54的一端相連、其上端與第五上微帶線55的一端相連，

所述第六上微帶線56的一端位于上介質(zhì)基板11的下寬邊上，作為第一輸出端口41，其另一端與第五上微帶線55的另一端相連，

所述第四上微帶線54的另一端通過(guò)上金屬柱57穿過(guò)上介質(zhì)基板11與左金屬接地板21相連。

如圖4所示，在所述下介質(zhì)基板12下表面設(shè)有第一下微帶線61、第二下微帶線62、第三下微帶線63、第四下微帶線64、第五下微帶線65和第六下微帶線66，

所述第一下微帶線61、第三下微帶線63、第六下微帶線66與所述下介質(zhì)基板12的寬邊垂直，所述第二下微帶線62、第四下微帶線64、第五下微帶線65與所述下介質(zhì)基板11的寬邊平行，

所述第一下微帶線61、第二下微帶線62、第三下微帶線63位于下介質(zhì)基板11下表面與右金屬接地板22對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所述第六下微帶線66位于下介質(zhì)基板11下表面與左金屬接地板21對(duì)應(yīng)的區(qū)域，

所述第一下微帶線61的一端位于下介質(zhì)基板11的上寬邊上，作為第二輸入端口32，其另一端與第二下微帶線62的一端相連，所述第三下微帶線63的中部與第二下微帶線62的另一端相連，所述第三下微帶線63的上端與第四下微帶線64的一端相連、其下端與第五下微帶線65的一端相連，

所述第六下微帶線66的一端位于下介質(zhì)基板11的上寬邊上，作為第二輸出端口42，其另一端與第五下微帶線65的另一端相連，

所述第四下微帶線64的另一端通過(guò)下金屬柱67穿過(guò)下介質(zhì)基板12與左金屬接地板21相連。

如圖1、3、4所示，所述第一下微帶線61與第一上微帶線51長(zhǎng)度相等，距介質(zhì)基板右邊距離相等。

所述第六下微帶線66與第六上微帶線56長(zhǎng)度相等，距介質(zhì)基板左邊距離相等。

所述第五下微帶線65與第五上微帶線55長(zhǎng)度相等，上下相互對(duì)齊，位于距介質(zhì)基板兩寬邊相等距離處。

所述第二下微帶線62與第二上微帶線52長(zhǎng)度相等，第四下微帶線64與第四上微帶線54長(zhǎng)度相等。

從而，上介質(zhì)基板11與下介質(zhì)基板12上的電路相對(duì)于金屬接地板2的窄邊中點(diǎn)的連線對(duì)稱。

優(yōu)選地，所述上介質(zhì)基板11、下介質(zhì)基板12的相對(duì)介電常數(shù)為3.55，厚度為0.508mm。

本發(fā)明基于功分結(jié)構(gòu)的平衡傳輸電路的信號(hào)傳遞過(guò)程如下：

如果一對(duì)差分信號(hào)分別從一輸入端口31和第二輸入端32饋入，這對(duì)差分信號(hào)經(jīng)過(guò)第一上微帶線51、第二上微帶線52和第一下微帶線61、第二下微帶線62。當(dāng)分別傳到第三上微帶線53和第三下微帶線63的時(shí)候，這一對(duì)信號(hào)各自被功分成兩路，其中一路信號(hào)經(jīng)過(guò)第四上微帶線54和第五上微帶線55，另一路信號(hào)經(jīng)過(guò)第四下微帶線64和第四下微帶線65。經(jīng)過(guò)第四上微帶線54的信號(hào)通過(guò)上金屬柱57到達(dá)左金屬接地板21。經(jīng)過(guò)第四下微帶線64的信號(hào)通過(guò)下金屬柱67到達(dá)左金屬接地板21。由于第二上微帶線52垂直連接在第三上微帶線53的中點(diǎn)，因此經(jīng)過(guò)上金屬柱57和下金屬柱67的信號(hào)相位相反，故左金屬接地板21在第五上微帶線55和第四下微帶線65之間的部分電勢(shì)為0，即右金屬接地板22和做金屬接地板21為等勢(shì)體，故差分信號(hào)對(duì)可以無(wú)阻礙地傳輸分別經(jīng)過(guò)第六上微帶線56到達(dá)第一輸出端41和經(jīng)過(guò)第六下微帶線66到達(dá)第二輸出端42輸出，但由于功分作用，差模信號(hào)的插損在1dB左右，在當(dāng)前一般通信技術(shù)條件下，該插損可以接受。

當(dāng)一對(duì)共模信號(hào)分別從一輸入端口31和第二輸入端32饋入，這對(duì)共模信號(hào)經(jīng)過(guò)第一上微帶線51、第二上微帶線52和第一下微帶線61、第二下微帶線62。當(dāng)分別傳到第三上微帶線53和第第三下微帶線63的時(shí)候，這一對(duì)信號(hào)各自被功分成兩路，其中一路信號(hào)經(jīng)過(guò)第四上微帶線54和第五上微帶線55，另一路信號(hào)經(jīng)過(guò)第四下微帶線64和第五下微帶線65。經(jīng)過(guò)第四上微帶線54的信號(hào)通過(guò)上金屬柱57到達(dá)左金屬接地板21。經(jīng)過(guò)第四下微帶線64的信號(hào)通過(guò)下金屬柱67到達(dá)左金屬接地板21。由于第二上微帶線52垂直連接在第三上微帶線53的中點(diǎn)，因此經(jīng)過(guò)上金屬柱57和下金屬柱67的信號(hào)相位相同?？刂频谌衔Ь€53的長(zhǎng)度，使得第三上微帶線54和第五上微帶線55之間的部分電勢(shì)和第三下微帶線64和第五下微帶線65的電勢(shì)基本相同，同相位信號(hào)經(jīng)過(guò)上金屬柱57和下金屬柱67傳遞到左金屬地板21，此時(shí)，左金屬接地板21的電勢(shì)會(huì)和第五上微帶線55、第五下微帶線65電勢(shì)相同，第五上微帶線55和第五下微帶線65均相當(dāng)于開(kāi)路，故共模信號(hào)對(duì)分別經(jīng)過(guò)第五上微帶線(55、第五下微帶線65和第六上微帶線56、第六下微帶線66至第一輸出端口41、第二輸出端口42輸出時(shí)，衰減減較大。

產(chǎn)生這一效果的原因在于信號(hào)對(duì)分別經(jīng)過(guò)第二上微帶線52、第二下微帶線62到第三上微帶線53、第三下微帶線63時(shí)候被功分成兩路相位相同的信號(hào)，巧妙地利用差模信號(hào)短接產(chǎn)生電勢(shì)零點(diǎn)、共模信號(hào)短接相位不變這一特性來(lái)達(dá)到有限地?fù)p失部分差模信號(hào)的能量，增強(qiáng)共模抑制能力的目的。

本發(fā)明基于功分結(jié)構(gòu)的平衡傳輸電路，在制造上通過(guò)印制電路板制造工藝對(duì)電路基板正面及背面的金屬面進(jìn)行加工腐蝕從而形成所需的金屬圖案。金屬通孔通過(guò)打孔，內(nèi)敷金屬?gòu)亩沟盟B接的上下表面的金屬短路。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

圖5為本發(fā)明基于功分結(jié)構(gòu)的平衡傳輸電路上層電路微帶線長(zhǎng)度的尺寸標(biāo)注，圖6為中間層電路的尺寸標(biāo)注，圖7為下層電路微帶線寬度的尺寸標(biāo)注。由于該平衡傳輸結(jié)構(gòu)為中心對(duì)稱圖形，分別在圖5標(biāo)注長(zhǎng)度尺寸、在圖7標(biāo)注的寬度尺寸使得圖片更為清晰。結(jié)合圖5圖6圖7，該平衡傳輸結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)如下：L1＝15.56mm,L2＝15.26mm,L3＝7.13mm,L4＝3.87mm,L5＝14.065mm,L6＝40mm,W1＝30mm,W2＝18mm,W3＝1.13mm,W4＝0.97mm,W5＝1.13mm,W6＝1.13mm。

本實(shí)例基于功分原理設(shè)計(jì)出平衡傳輸結(jié)構(gòu)實(shí)在電磁仿真軟件HFSS 13.0中仿真建模的，圖8為本實(shí)例中平衡傳輸結(jié)構(gòu)的S參數(shù)仿真圖，可以看出，在1.5GHz到5GHz這一頻段內(nèi)，差分傳輸效果較好，共模傳輸抑制在20dB以上，效果良好。綜上所述，該平衡傳輸結(jié)構(gòu)不僅具有較小的尺寸，低的加工成本，較輕的質(zhì)量，在較寬的帶寬內(nèi)擁有較高的共模抑制，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)的低成本、高性能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于維護(hù)、小型化設(shè)計(jì)通用性好的要求，適用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的應(yīng)用。