一种宽带微带到微带的垂直过渡制造技术

本发明专利技术涉及一种宽带微带到微带的垂直过渡，由平行排布的第一介质基板、中间地层和第二介质基板组合而成，其中第一介质基板的一端设置有顶层微带结构、第二介质基板的另一端设置有底层微带结构，顶层微带结构与底层微带结构结构完全相同，相对排布，中间地层为开有U型耦合槽的金属层，其中顶层微带结构与底层微带结构包括第一微带线、第二微带线和两阶终端开路的高低阻抗短截线，两阶终端开路的高低阻抗短截线位于第一微带线和第二微带线之间，本发明专利技术垂直过渡结构简单，大大拓展了带宽，降低系统损耗，使得设计更加灵活，并且降低了成本，适用范围更广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种宽带微带到微带的垂直过渡结构，适用于射频电路多层技术的立体互连，特别是三维微波毫米波集成电路的垂直互连，属于微波毫米波通讯

技术介绍
随着无线通信系统在微波毫米波频段的广泛应用，军用电子系统对体积和重量要求越来越小，高度集成需求日趋严峻，三维集成电路是一种实现微波毫米波电路小型化的一个主要手段和趋势。三维集成微波电路是在二维MMCM的基础上，使组装和互连技术从二维向三维发展而实现的三维立体结构的微波电路，以提高组装密度、减小体积，从而进一步提高集成度和可靠性。由于微波集成电路LTCC等多层技术使得设计更加灵活，具有广阔的应用前景。微带到微带垂直互连结构是三维微波毫米波集成电路的一种基本结构形 式。然而目前微带到微带的垂直互连技术有限使多层技术的应用受到限制，为了实现微带到微带垂直互连，文献“基于LTCC技术的三维集成微波组件” Vol. 33 No. 11, Nov 2005和文献 Vertical Microstrip Transition forMultilayer Microwave Circuits WithDecoupled Passive and ActiveLayers，，，IEEE Microw. WirelessCompon. lett. , vol. 16,no. 7,pp. 401-403，Jul. 2006中均提到采用垂直通孔实现微波互连，由于垂直通孔可等效为电感，而通过在垂直通孔与微波传输线的连接处适当扩展微波传输线(环状)，可以起到补偿电容的作用，从而可以改善传输性能。这种方法的缺点是这种结构可等效为低通电路，尤其是高频处由不连续性产生的寄生模使电磁波出现谐振，限制了这种结构的带宽，而且孔结构对加工精度要求较高，提高了加工成本。文献“Analysis of microstrip line coupled through an arbitrailyshapedaperture in a thick common ground plane^IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig.,Atlanta, GA，1993，vol. 3，pp. 819-822.中利用电磁波的空间耦合，提出了通过耦合槽实现过渡的结构，并进行数值分析。文献“ Ultrawideband vertical mi crostr ip-micro striptransition”，IET Microw. AntennasPropag. , vol.1, no. 5, pp. 968-972, Oct 2007.中提出了采用椭圆形耦合槽实现过渡，在一定程度上提高了带宽(3GHz 10GHz)，但插入损耗较大(0. 7dB)。在宽带微波毫米波系统中，目前的微带到微带垂直过渡技术仍然不能更好地满足应用中的要求，使其应用受到一定的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种宽带微带到微带的垂直过渡，该垂直过渡结构简单，大大拓展了带宽，降低系统损耗，使得设计更加灵活，并且降低了成本，适用范围更广。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的—种宽带微带到微带的垂直过渡，由平行排布的第一介质基板、中间地层和第二介质基板组合而成，其中第一介质基板的一端设置有顶层微带结构、第二介质基板的另一端设置有底层微带结构，顶层微带结构与底层微带结构结构完全相同，相对排布，中间地层为开有U型耦合槽的金属层，其中顶层微带结构与底层微带结构包括第一微带线、第二微带线和两阶终端开路的高低阻抗短截线，两阶终端开路的高低阻抗短截线位于第一微带线和第二微带线之间。在上述宽带微带到微带的垂直过渡中，第一介质基板和第二介质基板的厚度为O.1 3mmο在上述宽带微带到微带的垂直过渡中，顶层微带结构与底层微带结构的厚度为8 70umo在上述宽带微带到微带的垂直过渡中，中间地层的厚度为8 70um。在上述宽带微带到微带的垂直过渡中，U型耦合槽的中心O点到顶层微带结构的终端A的水平距离为3/20 λ 7/20 λ，U型耦合槽的中心O点到底层微带结构的终端B的水平距离为3/20 λ 7/20 λ，其中λ为微带信号中心频率对应的介质波长。在上述宽带微带到微带的垂直过渡中，两阶终端开路的高低阻抗短截线中第一阶高阻抗线7al的宽度为O. 5 1mm，长度为1/20 λ 3/20 λ，第一阶低阻抗线7a2的宽度为3 5_，长度为O. 2 O. 8mm ;第二阶高阻抗线7bl的宽度为O. 2 O. 8mm,长度为1/20 λ 3/20 λ，第二阶低阻抗线7b2的宽度为3 5mm，长度为O. 2 O. 8mm，其中λ为微带信号中心频率对应的介质波长。在上述宽带微带到微带的垂直过渡中，两阶终端开路的高低阻抗短截线中第二阶低阻抗线7b2的中心与U型耦合槽的中心O点间距为2/W-O. 5mm 2/W+O. 5mm，其中W为U型耦合槽的槽宽。在上述宽带微带到微带的垂直过渡中，中间地层开设的U型耦合槽的槽宽为O. 2 O. 8mm，纵向长度H为3/20 λ 7/20 λ，横向长度L为3/20 λ 7/20 λ，其中λ为微带信号中心频率对应的介质波长。本专利技术与现有技术相比的有益效果是(I)本专利技术对垂直过渡结构中的顶层微带结构、底层微带结构和中间地层开设的槽结构进行了创新设计，大大提高了带宽，使得传输性能良好，试验表明本专利技术垂直过渡结构在5GHz 15GHz频率范围内大部分插损不大于O. 3dB,驻波达到_15dB以下，大大拓展了带宽，使其具有更广的适用范围；(2)本专利技术提出了基于多阶短截线和U型耦合槽过渡的方式，在微带线的接近末端位置采用两阶终端开路短截线，选取中间层耦合槽的位置，使得上下两层位于耦合槽传输后端部分微带线长度约为四分之一波长的谐振器，在耦合槽处呈现短路特性，使得两层微带线之间通过U型耦合槽实现电磁波的垂直传输，形成三个传输零点，等效为三阶带通滤波器，大大提高了带宽，使得传输性能优异；(3)本专利技术通过大量试验结合电磁仿真对高低阻抗短截线和U型耦合槽的结构尺寸进行了优化设计，进一步提高了垂直过渡结构的带宽，使其传输性能达到最优；(4)本专利技术垂直过渡结构简单，加工制作方便，可以有效降低制作成本，并且具有适应各种微波毫米波集成电路多层技术的微带垂直互连，可广泛应用于射频电路多层技术中，可进行大规模生产；(5)本专利技术垂直过渡结构通过U型槽设计可以降低系统损耗，使得设计更加灵活。附图说明图1为本专利技术宽带微带到微带垂直过渡结构分解图；图2为本专利技术垂直过渡结构中第一介质基板结构示意图；图3为本专利技术垂直过渡结构中中间地层结构示意图；图4为本专利技术垂直过渡结构中第二介质基板结构示意图；图5为本专利技术垂直过渡结构中高低阻抗短截线结构示意图；图6为本专利技术垂直过渡结构中顶层微带结构与U型耦合槽位置关系示意图；图7为本专利技术垂直过渡结构中底层微带结构与U型耦合槽位置关系示意图； 图8为本专利技术实施例中垂直过渡传输性能的优化结果。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述如图1所示为本专利技术宽带微带到微带垂直过渡结构分解图，本专利技术垂直过渡结构由平行排布的第一介质基板1、第二介质基板2和中间地层5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带微带到微带的垂直过渡，其特征在于：由平行排布的第一介质基板(1)、中间地层(5)和第二介质基板(2)组合而成，其中第一介质基板(1)的一端设置有顶层微带结构(3)、第二介质基板(2)的另一端设置有底层微带结构(4)，顶层微带结构(3)与底层微带结构(4)结构完全相同，相对排布，中间地层(5)为开有U型耦合槽(6)的金属层，其中顶层微带结构(3)与底层微带结构(4)包括第一微带线(8)、第二微带线(9)和两阶终端开路的高低阻抗短截线(7)，两阶终端开路的高低阻抗短截线(7)位于第一微带线(8)和第二微带线(9)之间。

【技术特征摘要】
1.一种宽带微带到微带的垂直过渡，其特征在于由平行排布的第一介质基板(I)、中间地层(5)和第二介质基板(2)组合而成，其中第一介质基板(I)的一端设置有顶层微带结构(3)、第二介质基板(2)的另一端设置有底层微带结构(4)，顶层微带结构(3)与底层微带结构(4)结构完全相同，相对排布，中间地层(5)为开有U型耦合槽(6)的金属层，其中顶层微带结构(3)与底层微带结构(4)包括第一微带线(8)、第二微带线(9)和两阶终端开路的高低阻抗短截线(7)，两阶终端开路的高低阻抗短截线(7)位于第一微带线(8)和第二微带线(9)之间。2.根据权利要求1所述的一种宽带微带到微带的垂直过渡，其特征在于所述第一介质基板(I)和第二介质基板(2)的厚度为O.1 3mm。3.根据权利要求1或2所述的一种宽带微带到微带的垂直过渡，其特征在于所述顶层微带结构(3)与底层微带结构(4)的厚度为8 70um。4.根据权利要求1所述的一种宽带微带到微带的垂直过渡，其特征在于所述中间地层(5)的厚度为8 70um。5.根据权利要求1所述的一种宽带微带到微带的垂直过渡，其特征在于所述U型耦合槽(6)的中心O点到顶层微带结构(3)的终端A的水平距离为3/20 λ 7/20 λ，U型耦合槽(6)的中心O点...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠霞，祝大龙，刘德喜，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：