传输线结构及传输线设计方法技术

本发明专利技术提供一种传输线结构及传输线设计方法，包括一传输线单元，传输线单元包括第一电感、第二电感、第一电容及第二电容；其中，第一电感的两端分别作为传输线单元的正相输入端和正相输出端；第二电感的两端分别作为传输线单元的反相输入端和反相输出端；第一电容的两端分别连接传输线单元的正相输入端和反相输出端；第二电容的两端分别连接传输线单元的反相输入端和正相输出端。本发明专利技术在插损上呈现高通特性、具有更小的损耗并且插损随着频率增加变化不大，相位随着频率增加变化变慢；能有效拓宽基于四分之一波长传输线实现的功能器件的应用范围；且通过一组电感和一组电容即可实现，结构简单、尺寸小、工作带宽宽。工作带宽宽。工作带宽宽。

【技术实现步骤摘要】
传输线结构及传输线设计方法


[0001]本专利技术涉及一种通信
，特别是涉及一种传输线结构及传输线设计方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着通信技术的发展，微波、毫米波电路得到了长足的发展。传输线作为最为基本的电路元件之一，它除了可以实现电感特性还可以替换电路中所需的电容；而且传输线的实现形式非常丰富，仅需一层介质与一层金属即可以实现最简单的传输线结构，因此被广泛应用在射频电路的设计中。
[0003]传输线除了常见的实现电感、电容器件的替换，还发展出了许多基于微带线结构的功能电路，如威尔金森功分器、四分之一波长阻抗变换器、微带环形电桥、支线型功分器等，并且这几种功能器件均是基于四分之一波长传输线实现的。上述几种功能电路的工作带宽都是与传输线相位直接相关，而传统的传输线是宽带低通结构，其相位与工作频率呈现线性关系，因此直接限制了几种电路的带宽从而在一定程度上限制了电路的应用。除此之外，由于传输线属于宽带低通滤波器结构，其插损会随着频率的增加而增大，尤其在具有较大损耗的硅基集成电路中这种现象会更加明显，这在一定程度上为电路的设计造成了困难。虽然通过电路结构的改进，如使用多节威尔金森结构可以改善电路的工作带宽，但与此伴随着的是电路尺寸的增加和损耗的增加。因此，寻找一种可以实现宽带、低损耗、小尺寸的（尤其是四分之一波长）传输线结构对微带电路的发展具有重要意义。
[0004]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种传输线结构及传输线设计方法，用于解决现有技术中传输线的带宽窄、损耗高、尺寸大等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种传输线结构，所述传输线结构至少包括：一传输线单元，所述传输线单元包括第一电感、第二电感、第一电容及第二电容；其中，所述第一电感的一端作为所述传输线单元的正相输入端，另一端作为所述传输线单元的正相输出端；所述第二电感的一端作为所述传输线单元的反相输入端，另一端作为所述传输线单元的反相输出端；所述第一电容的一端连接所述传输线单元的正相输入端，另一端连接所述传输线单元的反相输出端；所述第二电容的一端连接所述传输线单元的反相输入端，另一端连接所述传输线单元的正相输出端。
[0007]可选地，所述第一电感与所述第二电感的感值相同。
[0008]可选地，所述第一电容与所述第二电容的容值相同。
[0009]可选地，所述传输线结构实现四分之一波长的传输线特性。
[0010]更可选地，所述传输线结构由至少两个传输线单元组成，各传输线单元依次级联，且各传输线单元的特征阻抗相同。
[0011]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种传输线设计方法，所述传输线设计方法至少包括：1）根据需要确定传输线结构的目标特征阻抗、目标相位及目标工作频率；2）获取上述传输线结构，并得到所述传输线结构中各电感和各电容的初始值；3）分别调整所述传输线结构中各电感和各电容的参数，以使得目标工作频率下所述传输线结构的特征阻抗达到目标特征阻抗、所述传输线结构的相位达到目标相位；此时所述传输线结构的各电感和各电容的参数为设计值；4）获取具有设计值的各电感和各电容，并搭建所述传输线结构。
[0012]可选地，得到各电感和各电容的初始值的方法包括：21a）基于所述传输线结构根据史密斯圆图得到具有目标特征阻抗特性时各电感的感值和各电容的容值；22a）通过比例缩放各电感的感值和/或各电容的容值获取目标工作频率下所述传输线结构的相位；23c）将各电感的感值作为对应电感的初始值，将各电容的容值作为对应电容的初始值。
[0013]可选地，当所述传输线结构中各电感的感值相同、各电容的容值相同时，获取各电感和各电容的初始值的方法包括：21b）基于三阶低通滤波器设计原理计算所述三阶低通滤波器中电感的感值和电容的容值，使得所述三阶低通滤波器具有目标特征阻抗及目标工作频率下的相位；22b）将所述三阶低通滤波器中电感的感值作为所述传输线结构中电感的初始值，将所述三阶低通滤波器中电容的容值作为所述传输线结构中电容的初始值。
[0014]可选地，步骤3）中调整各电感和各电容参数的方法包括：31）根据史密斯圆图调整所述传输线结构中各电感的感值和/或各电容的容值，得到具有目标特征阻抗特性的所述传输线结构；32）通过比例缩放所述电感的感值和/或所述电容的容值获取目标工作频率下的相位；33）若所述传输线结构的特征阻抗达到目标特征阻抗，且所述传输线结构的相位达到目标相位，则完成参数调整；否则，返回步骤31）直至所述传输线结构的特征阻抗达到目标特征阻抗，且所述传输线结构的相位达到目标相位。
[0015]更可选地，所述目标相位为90
°±
10
°
。
[0016]如上所述，本专利技术的传输线结构及传输线设计方法，具有以下有益效果：1、本专利技术的传输线结构在插损上呈现高通特性、具有更小的损耗并且插损随着频率增加变化不大；且随着频率增加相位变化变慢，从而可以实现更宽带的四分之一波长传输线特性。能有效拓宽基于四分之一波长传输线实现的功能器件（包括但不限于威尔金森功分器、四分之一波长阻抗变换器、微带环形电桥及支线型功分器）的应用范围。
[0017]2、本专利技术的传输线结构通过一组电感和一组电容即可实现，结构简单、尺寸小、工作带宽宽。
附图说明
[0018]图1显示为本专利技术的传输线结构的一种示意图。
[0019]图2显示为的三阶低通滤波器的等效电路示意图。
[0020]图3显示为本专利技术的四分之一波长传输线结构的示意图。
[0021]图4显示为五阶集总结构人造传输线的示意图。
[0022]图5显示为图3及图4两种传输线结构的插损性能对比的示意图。
[0023]图6显示为图3及图4两种结构的相移特性的仿真结果对比的示意图。
[0024]图7显示为图3及图4两种结构的反射系数特性的仿真结果对比的示意图。
[0025]图8显示为本专利技术的传输线结构的另一种示意图。元件标号说明1
‑
传输线结构；11
‑
传输线单元；11a
‑
第一传输线单元；11b
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第二传输线单元；11c
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第三传输线单元。
具体实施方式
[0026]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0027]请参阅图1~图8。需要说明的是，本实施例中所提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传输线结构，其特征在于，所述传输线结构至少包括：一传输线单元，所述传输线单元包括第一电感、第二电感、第一电容及第二电容；其中，所述第一电感的一端作为所述传输线单元的正相输入端，另一端作为所述传输线单元的正相输出端；所述第二电感的一端作为所述传输线单元的反相输入端，另一端作为所述传输线单元的反相输出端；所述第一电容的一端连接所述传输线单元的正相输入端，另一端连接所述传输线单元的反相输出端；所述第二电容的一端连接所述传输线单元的反相输入端，另一端连接所述传输线单元的正相输出端。2.根据权利要求1所述的传输线结构，其特征在于：所述第一电感与所述第二电感的感值相同。3.根据权利要求1所述的传输线结构，其特征在于：所述第一电容与所述第二电容的容值相同。4.根据权利要求1所述的传输线结构，其特征在于：所述传输线结构实现四分之一波长的传输线特性。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的传输线结构，其特征在于：所述传输线结构由至少两个传输线单元组成，各传输线单元依次级联，且各传输线单元的特征阻抗相同。6.一种传输线设计方法，其特征在于，所述传输线设计方法至少包括：1）根据需要确定传输线结构的目标特征阻抗、目标相位及目标工作频率；2）获取如权利要求1
‑
5任意一项所述的传输线结构中各电感和各电容的初始值；3）分别调整所述传输线结构中各电感和各电容的参数，以使得目标工作频率下所述传输线结构的特征阻抗达到目标特征阻抗、所述传输线结构的相位达到目标相位；此时所述传输线结构的各电感和各电容的参数为设计值；4）获取具有设计值的各电感和各电容，并搭建所述传输线结构。7.根据权利要求6所述的传输线设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：周甲武，刘利平，郑骎，
申请(专利权)人：浙江铖昌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：