阅读说明：本技术 非对称相位补偿差分传输线 (Asymmetric phase compensation differential transmission line ) 是由 余振兴 石灿 郑浩 孙小鹏 傅曦明 王超 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种非对称相位补偿差分传输线,差分传输线对间隔设置于第一地墙线与第二地墙线之间,其包括第一传输线和第二传输线；第一传输线包括与第一段平行且间隔设置的第五段和由第五段直延伸并与第二段平行且间隔的第六段；第二传输线包括与第五段平行且间隔的第七段和由第七段直延伸并与第六段平行且间隔的第八段；第一端、第三端、第五段及第七段的首端相互平齐；第二段、第四段、第六段及第八段的尾端相互平齐；第一传输线的宽度大于第二传输线的宽度。与相关技术相比,本发明非对称相位补偿差分传输线性能好、设计自由度高、适用范围广。(The invention provides an asymmetric phase compensation differential transmission line, wherein a differential transmission line pair is arranged between a first ground wall and a second ground wall at intervals and comprises a first transmission line and a second transmission line; the first transmission line comprises a fifth section which is parallel to the first section and is arranged at intervals and a sixth section which is extended straight from the fifth section and is parallel to the second section and is arranged at intervals; the second transmission line comprises a seventh segment which is parallel to and spaced from the fifth segment and an eighth segment which is straightly extended from the seventh segment and is parallel to and spaced from the sixth segment; the head ends of the first end, the third end, the fifth section and the seventh section are mutually flush; the tail ends of the second section, the fourth section, the sixth section and the eighth section are mutually flush; the width of the first transmission line is greater than the width of the second transmission line. Compared with the prior art, the asymmetric phase compensation differential transmission line has the advantages of good performance, high design freedom degree and wide application range.)

非对称相位补偿差分传输线

技术领域

本发明涉及一种通讯技术领域，尤其涉及一种非对称相位补偿差分传输线。

背景技术

随着移动通讯技术的发展，手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺的电子产品，并且该类电子产品都更新为增加天线系统使其具有通讯功能的电子通讯产品。

差分传输线被广泛应用于微波、毫米波和太赫兹电路设计，其包括相互间隔且平行设置的两地墙线以及间隔设置于两地墙线之间的差分信号线对。差分传输线对外部电磁干扰高度免疫，一个外部干扰信号几乎相同程度的影响差分信号线对的每一端，而差分信号的输出信号值由差分信号线对的两路信号线的电压差异决定，这样将忽视在差分信号对上出现的任何同样干扰。另外，对于信号线，不需要设置虚地，因为差分传输信号中间点是一个天然的虚地点，使得处理和传播双极信号有一个高真度。理想的构成差分传输线的两根信号线振幅相同，相位相反，因此，电路布版时，差分传输线的信号线线必须为等长、等宽、紧密靠近且同一层面的两根信号线。

然而，微波、毫米波和太赫兹信号相对于低频通信而言，其频率较高，空间传输路径损耗较大，为了满足未来超高速通信应用传输距离的需求，多输入多输出阵列系统(Multi-input Multi-output)被广泛的应用于5G通信系统中，此时，在实际阵列系统设计时，出于对整个系统结构对称和版图面积优化的考虑，不可避免的出现直角转弯结构，该直角转弯结构会使得差分信号线对中的两根信号线出现长度偏差，该长度偏差在频率较高的时候还上课能超过2度的电长度。因此，一对幅度和相位平衡的信号线在差分传输线的输入端，经过直角转弯结构，若信号线的宽度相同(即特征阻抗相同)，则达到输出端时使得两信号线的幅度和相位发生了较大的偏差，对整个阵列系统性能影响较大。若不使用直角转变结构，则严重局限了其设计运用范围。

因此，有必要提供一种新的非对称相位补偿差分传输线解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种性能好、运用范围广的非对称相位补偿差分传输线。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种非对称相位补偿差分传输线，所述非对称相位补偿差分传输线包括：

第一地墙线，所述第一地墙线包括第一段和由所述第一段的尾端垂直延伸的第二段；

第二地墙线，所述第二地墙线包括与所述第一段平行且间隔设置的第三段和由所述第三段的尾端垂直延伸并与所述第二段平行且间隔的第四段；所述第一地墙线与所述第二地墙线用于屏蔽邻近信号耦合干扰；以及，

差分传输线对，所述差分传输线对间隔设置于所述第一地墙线与所述第二地墙线之间，其包括相互间隔设置的第一传输线和第二传输线；所述第一传输线包括与所述第一段平行且间隔设置的第五段和由所述第五段的尾端垂直延伸并与所述第二段平行且间隔的第六段；所述第二传输线包括与所述第五段平行且间隔的第七段和由所述第七段的尾端垂直延伸并与所述第六段平行且间隔的第八段；

所述第一端的首端、所述第三端的首端、所述第五段的首端以及所述第七段的首端相互平齐并共同形成信号输入端；所述第二段的尾端、所述第四段的尾端、所述第六段的尾端以及所述第八段的尾端相互平齐并共同形成信号输出端；

所述第一传输线的宽度大于所述第二传输线的宽度。

优选的，所述第一传输线的宽度与所述第二传输线的宽度比值为1.1-1.2。

优选的，其特征在于，述第一传输线的宽度与所述第二传输线的宽度比值为1.2。

优选的，所述第一地墙线至所述第一传输线的间隔等于第二地墙线至所述第二传输线的间隔。

优选的，所述第一传输线的长度与所述第二传输线的长度差，等于所述第一传输线至所述第二传输线之间的间隔与所述第一传输线的宽度之和的两倍。

与相关技术相比，本发明的非对称相位补偿差分传输线中，所述第一传输线包括第五段和由第五段的尾端垂直延伸的第六段，形成垂直转角结构，并使得第五段与第一地墙线的第一段平行，第六段与第一地墙线的第二段平行；所述第二传输线包括第七段和由所述第七段的尾端垂直延伸的第八段，形成垂直转角，并使得第七段与五段平行，第八段与第六段平行；通过设计使第一传输线的宽度大于第二传输线的宽度，以使得信号在非对称相位补偿差分传输线的信号输入端与所述信号输出端的幅度及相位一致，即将信号输入端与信号输出端的幅度相同且相位相同或相位偏差最小，从而极大程度提高了非对称相位补偿差分传输线的性能，且因垂直转角的设计使得非对称相位补偿差分传输线设计自由度更高，运用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明非对称相位补偿差分传输线的结构示意图；

图2为本发明非对称相位补偿差分传输线运用于八路合成功率放大器中的电路结构示意图；

图3为对图2电路结构的增益仿真曲线图；

图4为对图2电路结构的直流转化至射频信号的效率的仿真曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参图1所示，本发明提供了一种非对称相位补偿差分传输线 100，所述非对称相位补偿差分传输线100包括：第一地墙线1、第二地墙线2以及差分传输线对3。

第一地墙线1与第二地墙线2相互平行且间隔设置，用于屏蔽邻近信号耦合干扰。

所述第一地墙线1包括第一段11和由所述第一段11的尾端垂直延伸的第二段12，即形成垂直转角结构。

所述第二地墙线2包括第三段21和由所述第三段21的尾端垂直延伸的第四段22，即形成垂直转角结构。

其中，第三段21与第一段11平行且间隔设置，第四段22与第二段12平行且间隔设置。所述第一段11的首端与所述第三段21的首端平齐，所述第二段的尾端12与所述第四段22的尾端平齐。

所述差分传输线对3间隔设置于所述第一地墙线1与所述第二地墙线2之间，并与第一地墙线1或所述第二地墙线2平行。

所述差分传输线对3包括相互间隔设置的第一传输线31和第二传输线32。

具体的，所述第一传输线31包括与所述第一段11平行且间隔设置的第五段311和由所述第五段311的尾端垂直延伸并与所述第二段 12平行且间隔的第六段312，即形成垂直转角结构。

所述第二传输线32包括与所述第五段311平行且间隔的第七段 321和由所述第七段321的尾端垂直延伸并与所述第六段312平行且间隔的第八段322，即形成垂直转角结构。

所述第一端11的首端、所述第三端21的首端、所述第五段311 的首端以及所述第七段321的首端相互平齐并共同形成信号输入端 Port1；所述第二段12的尾端、所述第四段22的尾端、所述第六段 312的尾端以及所述第八段322的尾端相互平齐并共同形成信号输出端Port2；

上述结构设计中，第一地墙线1、第二地墙线2、第一传输线31 及第二传输线32的上述设计使得所述非对称相位补偿差分传输线 100整体形成垂直转角结构，在运用于实际系统设计时，可有效改善系统结构的对称和版图面积优化，从而使得设计自由度更大，运用范围更广泛。

因上述垂直转角结构的设计，造成了第一传输线31的长度大于第二传输线32的长度，若第一传输线31和第二传输线32的线宽度相同，即特征阻抗相同，则一对在信号输入端Port1时幅度和相位平衡的差分信号经过直角转变结构后达到信号输出端Port2时，该差分信号的相位会发生较大的偏差，从而使得性能受影响较大。因此，本发明中，将第一传输线31和第二传输线32的特征阻抗设为不相等，通过补偿以使得差分信号在所述信号输入端Port1传至所述信号输出端Port2时的幅度及相位一致，即在所述信号输入端Port1与所述信号输出端Port2的幅度相同且相位相同或相位达到偏差最小，根据该设计理念，通过仿真则可以得到该设计参数的。

具体的，本实施方式中，通过设计使所述第一传输线31的宽度 w2大于所述第二传输线32的宽度w4，使第一传输线31特征阻抗减小，一定程度上补偿因直角转弯时所述信号输入端Port1传至所述信号输出端Port2带来的第一传输线31和第二输传线32的相差，以使得差分信号在所述信号输入端Port1传至所述信号输出端Port2时的及相位一致，从而有效的提高非对称相位补偿差分传输线100的传输性能。

第一传输线31和第二传输线32的宽度比例设计与转弯引起的二者长度差相关，更优的，所述第一传输线31的宽度w2与所述第二传输线32的宽度w4比值为1.1-1.3。因实际设计时，为保证版图尺寸不要太大，同时又要满足工艺设计规则要求，线宽不会太宽也不会太细，间隔也不会太大，更适合实用，因此，本实施方式中，优选所述第一传输线31的宽度w2与所述第二传输线32的宽度w4比值为1.2。

而第一传输线31、第二传输线32的宽度比例主要由转弯引起的二者的长度差引起，为实现补充使差分信号在所述信号输入端Port1 传至所述信号输出端Port2时的及相位一致，本实施方式中，所述第一地墙线1至所述第一传输线31的间隔w1等于第二地墙线2至所述第二传输线32的间隔w5，即w1＝w5；所述第一传输线31的长度与所述第二传输线32的长度差，等于所述第一传输线31至所述第二传输线32之间的间隔w3与所述第一传输线31的宽度w2之和的两倍，即所述第一传输线31的长度与所述第二传输线32的长度差＝2*(w2+w3)。

上述w1、w2、w3、w4、w5的设置可更方便更快捷的实现设计以满足使得差分信号在所述信号输入端Port1传至所述信号输出端 Port2时的幅度及相位一致，从而有效实现提高非对称相位补偿差分传输线100的传输性能。

请结合图2-4所示，本发明非对称相位补偿差分传输线100运用于八路合成功率放大器PA中，如图2所示，该八路合成功率放大器 PA工作于E波段(60-90GHz)。

由图3可见，该八路合成功率放大器PA的小信号增益在整个E 波段均得到了较大幅度的提升，例如，在74GHz处，由于运用了本发明非对称相位补偿差分传输线100，该八路合成功率放大器PA的小信号增益由运用相关技术中的对称传输线时增益为18.6dB提升到本实施方式的19.36dB。

由图4可见，该八路合成功率放大器PA的直流转化到射频信号的效率(PAE)在整个输入功率变化的范围内，均得到了大幅的提升，例如，当输入功率为5dBm时，由于运用了本发明非对称相位补偿差分传输线100，八路合成功率放大器PA的PAE由运用相关技术中的对称传输线时的18.9％提升到本实施方式的20.6％。

与相关技术相比，本发明的非对称相位补偿差分传输线中，所述第一传输线包括第五段和由第五段的尾端垂直延伸的第六段，形成垂直转角结构，并使得第五段与第一地墙线的第一段平行，第六段与第一地墙线的第二段平行；所述第二传输线包括第七段和由所述第七段的尾端垂直延伸的第八段，形成垂直转角，并使得第七段与五段平行，第八段与第六段平行；通过设计使第一传输线的宽度大于第二传输线的宽度，以使得信号在非对称相位补偿差分传输线的信号输入端与所述信号输出端的幅度及相位一致，即将信号输入端与信号输出端的幅度相同且相位相同或相位偏差最小，从而极大程度提高了非对称相位补偿差分传输线的性能，且因垂直转角的设计使得非对称相位补偿差分传输线设计自由度更高，运用范围更广。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。