一种平面波导结构制造技术

本发明专利技术公开了一种平面波导结构，包括微带线、介质层和金属层，微带线用于传输数字信号，微带线的单侧或双侧边缘设置为周期性结构，且该微带线具有为常量的特征阻抗。本发明专利技术提供的平面波导结构，其特征阻抗趋近传统微带线的特征阻抗，且具有强大的抑制电磁干扰的能力。且具有强大的抑制电磁干扰的能力。且具有强大的抑制电磁干扰的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种平面波导结构


[0001]本专利技术属于波导
，具体涉及一种平面波导结构。

技术介绍

[0002]传统微带线(Conventional Microstrip Line,CML)在平面电路中一直担负着信号传输的功能。近年来，由于平面高速电路产品数字信号上升时间的缩短，产品的设计上存在小型化与高速化的冲突。数字信号上升时间的缩短将导致严重的电磁干扰，而串扰现象将存在于电路板内各个区域。因此，在长达几十年的时间里，大量的研究人员相继投入研发各种隔离高速回路间串扰的有效方法。
[0003]为了定量分析两条平面传输线之间的电磁耦合，有研究人员使用经典传输线理论分析两条耦合微带线间的S参数；另外有研究人员使用了电路模型与时域有限差分法(FDTD)来分析两条微带线间的串扰。目前已知相邻回路间产生串扰的原因来自于:1)两条相互平行的微带线过度靠近；2)在微带线上传输的数字信号的上升时间缩短；3)简谐信号的频率过高。
[0004]为了缓解这些电磁干扰，许多隔离两条微带线间串扰的方法被陆续提出来。一个最直接的做法是使两条微带线间的间隔变大，有研究人员分析了两条微带线的间隔对远端与近端串扰的影响，理论分析与实验测量结果显示：将两条微带线的间隔拉开，确实有助于降低两条平行微带线间的电磁耦合。然而这种以增加微带线间隔来隔离电磁干扰的方式，已经无法满足现今高速电路产品的小型化需求了。在两条平行微带线之间引入接地防护线(grounded guard trace)能够吸引信号线中的部分的电场线，可以有效抑制两条微带线间的电磁干扰。因此这种隔离电磁干扰的接地防护线已经广泛的用于许多商业产品。此外，这类接地防护线也可以应用于差分电路系统，用来降低差分对间的串扰。然而这种接地防护线也不是毫无缺点的，当防护线中相邻接地孔的间隔过大时，会引起两条信号传输线之间的谐振耦合，并且随著信号的频率持续增加，接地防护线隔离电磁干扰的效果就会逐渐减弱。此外在使用接地防护线隔离相邻微带线间的电磁干扰时，需要将两条微带线的间隔拉大以容纳接地防护线，这样一来接地防护线对于电路小型化是极为不利的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种平面波导结构，其特征阻抗趋近传统微带线的特征阻抗，且具有强大的抑制电磁干扰的能力。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0007]一种平面波导结构，包括微带线、介质层和金属层，所述微带线用于传输数字信号，所述微带线的单侧或双侧边缘设置为周期性结构，且该微带线具有为常量的瞬态阻抗，所述周期性结构的晶格常数d为：
[0008][0009]式中，v为数字信号在微带线中的传输速率，R
T
为数字信号的上升时间，且R
T
≤30ps。
[0010]以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
[0011]作为优选，将微带线等效为一个对电感与电容做周期性调制的等效网络，基于周期性结构的单胞利用输入阻抗法得到等效网络的特征阻抗，如下：
[0012]周期性结构的单胞的输入阻抗Z
in
表示为：
[0013][0014]则输入阻抗Z
in
的特征阻抗可以表示为：
[0015][0016]其中，Z
p
是电容阻抗，Z
s
和Y
p
分别是电感阻抗Z
s
＝jωL和电容导纳Y
p
＝jωC,j为虚数单位，ω为角频率，L为电感量，C为电容量。
[0017]作为优选，定义LC回路的共振频率为ω
o
：
[0018][0019]定义Z
s
与Z
p
相乘开平方的量为Z
o
：
[0020][0021][0022][0023]则特征阻抗表达式为：
[0024][0025]和
[0026][0027]其中，与分别是向前布洛克特征阻抗和向后布洛克特征阻抗，和分别与Z
o
之间仅相差一个相位因子。
[0028]作为优选，所述周期性结构的单胞中包含由微带线边缘蚀刻的凹槽。
[0029]作为优选，所述凹槽的宽度为晶格常数的一半。
[0030]作为优选，所述单胞中至少具有一个凹槽。
[0031]作为优选，当微带线的双侧边缘设置为周期性结构时，双侧边缘的周期性结构具有对称性。
[0032]作为优选，当微带线的双侧边缘设置为周期性结构时，双侧边缘的周期性结构具有不对称性。
[0033]本专利技术提供的一种平面波导结构，由在微带线的边缘蚀刻周期性结构所构成，然后通过调整微带线的晶格常数，可以为这种平面传输线提供指定特征阻抗，并实现超越传统微带线的传输特性。由于在时域上可以提供与传统微带线一样的特征阻抗，因此当数字信号在这类传输线传输时所感受的特征阻抗将与传统微带线无显著的差异，因此可以实现欺骗数字信号的效果。并且这种传输线具有强大抑制电磁干扰的能力，在高速电路中能够全面取代传统微带线。
附图说明
[0034]图1(a)为本专利技术微带线双侧边缘设置为周期性结构的平面波导结构示意图；
[0035]图1(b)为本专利技术微带线单侧边缘设置为周期性结构的平面波导结构示意图；
[0036]图1(c)为图1(b)中平面波导结构的等效电路图；
[0037]图2(a)为本专利技术中双侧周期微带线的电容随频率的变化示意图；
[0038]图2(b)为本专利技术中单侧周期微带线的电容随频率的变化示意图；
[0039]图2(c)为本专利技术中双侧周期微带线的电容随频率的变化示意图；
[0040]图2(d)为本专利技术中单侧周期微带线的电容随频率的变化示意图；
[0041]图3(a)为本专利技术中双侧周期微带线的特征阻抗随频率的变化示意图；
[0042]图3(b)为本专利技术中单侧周期微带线的特征阻抗随频率的变化示意图；
[0043]图3(c)为本专利技术中双侧周期微带线的S参数随频率的变化示意图；
[0044]图3(d)为本专利技术中单侧周期微带线的S参数随频率的变化示意图；
[0045]图4(a)为本专利技术中晶格常数为8.0mm,4.0mm,2.5mm和2.0mm的双侧周期微带线的瞬态阻抗的计算结果示意图；
[0046]图4(b)为本专利技术中晶格常数为8.0mm,4.0mm,2.5mm和2.0mm的单侧周期微带线的瞬态阻抗的计算结果示意图；
[0047]图4(c)为本专利技术中双侧周期微带线的瞬态阻抗计算结果示意图；
[0048]图4(d)为本专利技术中单侧周期微带线的瞬态阻抗计算结果示意图；
[0049]图5(a)为本专利技术实验中晶格常数为8.0mm,4.0mm,2.5mm和2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面波导结构，包括微带线、介质层和金属层，所述微带线用于传输数字信号，其特征在于，所述微带线的单侧或双侧边缘设置为周期性结构，且该微带线具有为常量的瞬态阻抗，所述周期性结构的晶格常数d为：式中，v为数字信号在微带线中的传输速率，R
T
为数字信号的上升时间，且R
T
≤30ps。2.如权利要求1所述的平面波导结构，其特征在于，将微带线等效为一个对电感与电容做周期性调制的等效网络，基于周期性结构的单胞利用输入阻抗法得到等效网络的特征阻抗，如下：周期性结构的单胞的输入阻抗Z
in
表示为：则输入阻抗Z
in
的特征阻抗可以表示为：其中，Z
p
是电容阻抗，Z
s
和Y
p
分别是电感阻抗Z
s
＝jωL和电容导纳Y
p
＝jωC,j为虚数单位，ω为角频率，L...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家和，钱珍玙，王玮，沈林放，王肖隆，全必胜，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：