专利名称：微带线、应用该微带线的阻抗转换器及微带线设计方法
技术领域：
本发明涉及一种微带线，尤其是涉及一种用于阻抗转换器之微带线及其设计方法。
背景技术：
随着微波通信技术的飞速发展，使用微带线地方越来越多。微带线是微波波段常用的导波器件，多用于微波信号传递、阻抗转换、带通滤波、移相或者延迟线等。微带线在用于微波传播时主要依靠金属导带和金属板之间的准横向电磁场模(Quasi-Transverse Electric Magneticmode, QTEM)来实现微波信号传输。QTEM具有奇模模式(Odd mode)与偶模模式(Even mode)，由于该两种模式在非直线传输时的传输相速一般不等(奇模传输相速VO >偶模传输相速VE)，容易导致通信装置方向性变差，进而影响系统的频率响应。另夕卜，现有的微带线长度大多较长，如当用于传输中心频率约为2. 5GHz或5. 8GHz的信号时， 微带线的长度一般需要达到约27mm，如此容易增大了电路布设面积，不利于通信装置的小型化。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种频率响应良好且长度较短的微带线。另，还有必要提供一种应用所述微带线的阻抗转换器。另，还有必要提供一种所述微带线的设计方法。一种微带线，其用以在电路中起阻抗匹配作用，所述微带线包括一环带及二侧带， 所述二侧带设于环带的两侧，分别用以馈入和馈出电磁波信号，所述环带上开设一开槽，以增加所述微带线的奇模传输路径。一种阻抗转换器，其包括一微带线，所述微带线包括一环带及二侧带，所述环带上开设一开槽以将该环带分割为一第一边带及一第二边带，该第一边带和第二边带的一端形成一封闭端，另一端被开槽间隔开，所述二侧带分别设于第一边带和第二边带相间隔开的一端。一种微带线设计方法，该微带线包括一环带及二侧带，所述微带线的设计方法包括如下步骤依据传输线输入阻抗公式计算微带线的奇模负载导纳和偶模负载导纳；依据奇模负载导纳、偶模负载导纳及传输矩阵计算微带线的二端口网络参数；依据微带线的二端口网络参数得出微带线的侧带长度及侧带阻抗、环带长度、环带奇模阻抗和环带偶模阻抗的参数公式；依据微带线具体的负载阻抗及微带线侧带和环带的尺寸和阻抗参数公式绘制不同的曲线。上述的微带线藉由在环带上开设一锯齿状的开槽，有效地增加了奇模传输路径， 改善了系统的频率响应。同时，藉由上述微带线设计方法设计出的微带线尺寸大大减小，有利于减小电路布设面积，符合小型化发展趋势。
图1为本发明较佳实施方式之微带线的平面示意2为图1所示微带线的等效模型图；图3为图1所示微带线的二端口网络A参数的等效电路图；图4为图1所示微带线的环带传输特性等效模型图；图5为图1所示微带线的参数曲线图；图6为图1所示微带线的设计参数图；图7为图1所示微带线的插入损耗图，其中负载阻抗为100欧姆；图8为图1所示微带线的插入损耗图，其中负载阻抗为180欧姆；图9为图1所示微带线应用于带通滤波器的插入损耗图。主要元件符号说明微带线100环带10开槽12锯齿单元122第一水平槽122a第一倾斜槽122b第二水平槽122c第二倾斜槽122d第三水平槽122e第一边带14第二边带16侧带30曲线1-具体实施例方式本发明公开一种微带线，其可应用于需要使用阻抗转换器的电路中。请参阅图1，所述微带线100为一金属片体，其用以在电路中起阻抗匹配作用。在本实施例中，该微带线100的中心工作频率为约2. 5GHz和5. 8GHz。该微带线100包括位于同一平面内的一环带10及二侧带30，该二侧带30对称地设于环带10相对的两端，电磁波信号从一侧带30馈入后经过环带10传输，最终从另一侧带30馈出。该环带10大致呈“U”形，其中部位置开设一开槽12，该开槽12的一端贯通环带 10的一端，进而将该环带10划分为相对设置的一第一边带14及一第二边带16，该第一边带14与第二边带16的长度与微带线100的工作频率相关，二者的一端相连形成一封闭端， 另一端被开槽12间隔开。该开槽12呈锯齿结构，其包括若干形状相同且依次连接的锯齿单元122。该锯齿单元122用以增加该微带线100的奇模传输路径，以使奇模和偶模的传输相速趋于一致，进而改善系统频率响应。在本实施例中，每一锯齿单元122均包括一第一水平槽122a及依次对称设于第一水平槽122a两侧的二第一倾斜槽122b、二第二水平槽122c、二第二倾斜槽122d和二第三水平槽122e。其中，该第一水平槽122a靠近第一边带14，该第二水平槽122c 设于环带10中间，该第三水平槽122e靠近第二边带16。该第一水平槽122a、第二水平槽 122c及第三水平槽122e彼此平行，该第一倾斜槽122b与第二倾斜槽122d平行，相邻的二锯齿单元122的第三水平槽122e相互重叠。如此，使得每一锯齿单元122的两侧均呈阶梯状，且每一所述锯齿单元122的两侧的阶梯数量均为2。该二侧带30形状大小相当，二者相对设置，并分别垂直于第一边带14和第二边带 16相间隔的一端的外侧。以下结合参阅图2至图4说明该微带线100的环带10及侧带30尺寸的设计原理。其中，图2为该微带线100的等效模型，定义微带线100的输入端阻抗为Z0，负载阻抗为RL，侧带30的长度为θ 1，阻抗为Z1，第一边带14和第二边带16的长度均为0C，环带 10的奇模阻抗为Zoe，偶模阻抗为Zoo。其中Zl与侧带30的宽度相关，θ 1及θ c与微带线100接收信号的频率相关，该第一边带14或第二边带16的宽度与第一边带14及第二边带16的间距(即开槽12的宽度)之比由该Zoe及Zoo共同决定。图3为该微带线的二端口网络A参数(正向传输参数)的等效电路。其中，A表示输出端口开路时的反向转移电压比，B表示输出端口短路时的反向转移阻抗，C表示输出端口开路时的正向转移导纳，D表示输出端口短路时的反向转移电流比。由A参数方程得公式1 =CZ0Rl+DZ0 = ARl+B(公式 1)请结合参阅图4，定义第一边带14或第二边带16的奇模负载阻抗为ZLe，偶模负载阻抗为ZLo。依据传输线输入阻抗公式得
_ _ Zt + /Z tan ^ZLB=Z0 Lc
zoe + JzL tan ^c由偶模传输特性\ —⑴得公式2 ZLe = -jZoecot QcYle=^ = JYoe tan θ。(公式 2)同理，由奇模传输特性Zl = 0得公式3 Zlo = jZ。。tan θ c YLo =^~ — jY00 cot 武(公式 3)其后，依据第一边带14与第二边带16的传输(AB⑶)矩阵得(公式4)
^ Kl
乂「cos M /Z1Sinft 7 7 「cosg /Z1Sin θλ= 1 J 1 1ι " ι ι (公式 4)
C D JY1 sin θλ Cos^1 1 Z22 JY1 sin θλ Cos^1
7 7其中，
V Λ.Υ ΛZ11 = ^ fL° = -AZ00 tan θ0 - Zoe cot θ0) = Z22
^ Le^ Lo LZ12 = Ylo ~lLe = -+j{Z00 tan θ0 + Zoe cot ^J = Z21
^ Le^LoL
Z I = Z00Z0e将公式2、3带入公式4分别计算出A、B、C、D的数值，并将该等数值带入公式1化简后得公式a, b, c, d
权利要求
1.一种微带线，其用以在电路中起阻抗匹配作用，其特征在于所述微带线包括一环带及二侧带，所述二侧带设于环带的两侧，分别用以馈入和馈出电磁波信号，所述环带上开设一开槽，以增加所述微带线的奇模传输路径。
2.如权利要求1所述的微带线，其特征在于所述开槽呈锯齿结构，其设于环带中部， 且一端贯通环带的一端。
3.如权利要求1所述的微带线，其特征在于所述环带包括相对设置的一第一边带及一第二边带，所述第一边带与第二边带一端相连，另一端被开槽间隔开。
4.如权利要求3所述的微带线，其特征在于所述二侧带分别设于第一边带和第二边带相间隔开的一端的外侧。
5.如权利要求3所述的微带线，其特征在于所述开槽包括若干形状相同且依次连接的锯齿单元，每一锯齿单元的两侧均呈阶梯状。
6.如权利要求5所述的微带线，其特征在于其中每一所述锯齿单元包括一第一水平槽及依次对称设于第一水平槽两侧的二第一倾斜槽、二第二水平槽、二第二倾斜槽和二第三水平槽，该第一水平槽靠近第一边带，该第二水平槽设于环带中间，该第三水平槽靠近第二边带，该第一水平槽、第二水平槽及第三水平槽彼此平行，该第一倾斜槽与二倾斜槽平行，相邻的二锯齿单元的第三水平槽相互重叠。
7.一种阻抗转换器，其包括一微带线，其特征在于所述微带线包括一环带及二侧带， 所述环带上开设一开槽以将该环带分割为一第一边带及一第二边带，该第一边带和第二边带的一端形成一封闭端，另一端被开槽间隔开，所述二侧带分别设于第一边带和第二边带相间隔开的一端。
8.如权利要求7所述的阻抗转换器，其特征在于所述开槽呈锯齿结构。
9.如权利要求7所述的阻抗转换器，其特征在于所述微带线的工作频率为2.5GHz和 5. 8GHz。
10.一种微带线设计方法，其特征在于该微带线包括一环带及二侧带，所述微带线的设计方法包括如下步骤依据传输线输入阻抗公式计算微带线的奇模负载导纳和偶模负载导纳；依据奇模负载导纳、偶模负载导纳及传输矩阵计算微带线的二端口网络参数；依据微带线的二端口网络参数得出微带线的侧带长度及侧带阻抗、环带长度、环带奇模阻抗和环带偶模阻抗的参数公式；依据微带线不同的负载阻抗及微带线侧带和环带的尺寸和阻抗参数公式绘制不同的曲线。
11.如权利要求10所述的微带线设计方法，其特征在于所述依据微带线不同的负载阻抗及微带线侧带和环带的尺寸和阻抗参数绘制不同的曲线的步骤后还包括一依据微带线具体的负载阻抗萃取微带线侧带和环带的不同尺寸及阻抗数值的步骤。
全文摘要
本发明提供一种微带线，其用以在电路中起阻抗匹配作用，其特征在于所述微带线包括一环带及二侧带，所述二侧带设于环带的两侧，分别用以馈入和馈出电磁波信号，所述环带上开设一开槽，以增加所述微带线的奇模传输路径。本发明还提供一种应用该微带线的阻抗转换器及微带线设计方法，通过该方法设计出的微带线频率响应良好，尺寸大大减小。
文档编号H01P11/00GK102386470SQ201010268139
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者邱大舜 申请人:奇美通讯股份有限公司, 深圳富泰宏精密工业有限公司