介质基板传输线
阅读说明：本技术 介质基板传输线 (Dielectric substrate transmission line ) 是由 孔志恒 庹解语 于 2020-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种介质基板传输线,包括分别粘附在介质基板的上下表面的带线和金属面,介质基板由介质非导电材料制成,其介电常数为任意值,带线包括带状金属线以及一个或多个带线馈电点,金属面包括金属面板、带状缝隙以及一个或多个金属面馈电点,带状金属线与带状缝隙相互匹配,一个或多个带线馈电点与一个或多个金属面馈电点相互对应,并且相互对应的一个或多个带线馈电点与一个或多个金属面馈电点构成一个或多个信号端口。本发明的介质基板传输线在任意大小的特性阻抗值范围内,通过调节带状缝隙的宽度即可获得任意宽度的带状金属线,使得带线的宽度不取决于介质基板的厚度及其介电常数大小,拓展了介质基板传输线的应用领域。(The invention discloses a dielectric substrate transmission line, which comprises a strip line and a metal surface, wherein the strip line and the metal surface are respectively adhered to the upper surface and the lower surface of a dielectric substrate, the dielectric substrate is made of dielectric non-conductive materials, the dielectric constant of the dielectric substrate is an arbitrary value, the strip line comprises a strip metal line and one or more strip line feeding points, the metal surface comprises a metal panel, a strip gap and one or more metal surface feeding points, the strip metal line is matched with the strip gap, the one or more strip line feeding points are corresponding to the one or more metal surface feeding points, and the one or more strip line feeding points and the one or more metal surface feeding points which are corresponding to each other form one or more signal ports. The dielectric substrate transmission line can obtain the strip metal line with any width by adjusting the width of the strip gap within the characteristic impedance value range with any size, so that the width of the strip line does not depend on the thickness of the dielectric substrate and the size of the dielectric constant of the dielectric substrate, and the application field of the dielectric substrate transmission line is expanded.)
技术领域
本发明属于信息技术产业新型元器件领域，具体涉及微波传输线技术领域，更具体地涉及一种介质基板传输线。
背景技术
介质基板是微波射频电路、微波无源器件、天线等领域通用材料，介质基板中常用的传输线为微带线。根据微带线特性阻抗公式，微带线的宽度主要取决于介质基板的厚度和介质基板的介电常数，介质基板越薄，介电常数越高，微带线宽度越窄。
目前，小型化和集成化是微波射频电路、微波无源器件、天线等领域的主要发展趋势，要求介质基板薄，介电常数高，尤其是薄膜材料，厚度仅有0.1mm、特性阻抗为50欧姆的微带线的宽度非常窄，比薄膜材料的厚度还要小，导致对微带线加工精度的要求更高，系统冗余度更小，这增加了与其他系统连接匹配的难度。此外，一些特殊天线领域要求介质基板厚、介电常数小，导致微带线宽度太宽，这又增加了馈线布线难度。
因此，现有技术中，微带线的宽度取决于介质基板的厚度和介质基板介电常数的大小，这在许多应用领域中局限性很明显。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种介质基板传输线，包括分别粘附在介质基板的上下表面的带线和金属面，所述介质基板由介质非导电材料制成，其介电常数为任意值，所述带线包括带状金属线以及一个或多个带线馈电点，所述金属面包括金属面板、带状缝隙以及一个或多个金属面馈电点，所述带状金属线与所述带状缝隙相互匹配，所述一个或多个带线馈电点与所述一个或多个金属面馈电点相互对应，并且相互对应的所述一个或多个带线馈电点与所述一个或多个金属面馈电点构成一个或多个信号端口。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述一个或多个带线馈电点设置在所述带状金属线的端部，所述一个或多个金属面馈电点设置在所述带状缝隙的端部。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述带线包括第一带线馈电点和第二带线馈电点，所述金属面包括第一金属面馈电点和第二金属面馈电点，所述第一带线馈电点和所述第一金属面馈电点相互对应构成第一信号端口，所述第二带线馈电点和所述第二金属面馈电点相互对应构成第二信号端口。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述第一带线馈电点和第二带线馈电点分别设置在所述带状金属线的两端，所述第一金属面馈电点和第二金属面馈电点分别设置在所述带状缝隙的两端。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述带状缝隙的长度比所述带状金属线的长度小0.1mm～8mm。
优选地，在上述介质基板传输线中，在任意大小的传输线特性阻抗值范围内，所述带状金属线的宽度与所述带状缝隙的宽度相互匹配，匹配关系为：
R＝w1/w2
其中w1为所述带状缝隙的宽度，w2为所述带状金属线的宽度，R为比例系数，其取值范围为1.1～2。
优选地，所述特性阻抗值范围为40～60欧姆，更优选地，所述特性阻抗值为50欧姆。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述带线是宽度为0.5mm～2.5mm的长方体形金属带线，其宽度随所述带状缝隙的宽度的增加而增加。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述带状缝隙的宽度为1mm～3mm。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述带线是宽度为2.2mm、长度为76mm的长方体形金属带线。
优选地，在上述介质基板传输线中，所述带状缝隙的宽度为2.7mm，长度为70mm。
本发明的介质基板传输线利用缝隙电磁耦合原理，在任意大小的传输线特性阻抗值范围内，通过调节带状缝隙的宽度即可获得任意宽度的带状金属线，而带状金属线的宽度即为带线的宽度，由此使得带线的宽度不取决于介质基板的厚度及其介电常数大小，拓展了介质基板传输线的应用领域，使得信号传输系统冗余度增大，降低了与其他系统连接匹配的难度以及馈线布线难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。
图1a是本发明的介质基板传输线的总体结构侧视立体示意图；
图1b是本发明的介质基板传输线的总体结构主视图；
图1c是本发明的介质基板传输线的总体结构侧视图；
图1d是本发明的介质基板传输线的总体结构俯视图；
图2是本发明的介质基板传输线中的带线的结构示意图；
图3是本发明的介质基板传输线中的介质基板的结构示意图；
图4是本发明的介质基板传输线中的设有缝隙的金属面的结构示意图；
图5是本发明的介质基板传输线信号端口间传输损耗实测结果示意图；
图6是本发明的介质基板传输线信号端口回波损耗实测结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1a、图1b、图1c、图1d、图2、图3、图4所示，本发明的介质基板传输线包括分别粘附在介质基板2的上下表面的带线1和金属面3，带线1包括带状金属线1-3以及一个或多个带线馈电点，金属面3包括金属面板3-3、带状缝隙3-4以及一个或多个金属面馈电点，介质基板2由介质非导电材料制成，其介电常数为任意值，带线1的带状金属线1-3与金属面3的带状缝隙3-4相互匹配，带线1的所述一个或多个带线馈电点与金属面3的所述一个或多个金属面馈电点相互对应，相互对应的一个或多个带线馈电点与一个或多个金属面馈电点构成一个或多个信号端口。
优选地，带线1的带线馈电点设置在带状金属线1-3的端部，金属面3的金属面馈电点设置在带状缝隙3-4的端部。
根据微波传输的实际需要，带线1包括第一带线馈电点1-1、第二带线馈电点1-2，金属面3包括第一金属面馈电点3-1、第二金属面馈电点3-2，第一带线馈电点1-1和第一金属面馈电点3-1相互对应构成第一信号端口，第二带线馈电点1-2和第二金属面馈电点3-2相互对应构成第二信号端口。优选地，第一带线馈电点1-1和第二带线馈电点1-2分别设置在带状金属线1-3的两端，第一金属面馈电点3-1和第二金属面馈电点3-2分别设置在带状缝隙3-4的两端。
优选地，金属面3的带状缝隙3-4的长度比带线1的带状金属线1-3的长度小0.1mm～8mm。
优选地，在任意大小的传输线特性阻抗值范围内，带线1的带状金属线1-3的宽度与金属面3的带状缝隙3-4的宽度相互匹配，二者的匹配关系为：R＝w1/w2，其中w1为带状缝隙3-4的宽度，w2为带状金属线1-3的宽度，R为比例系数，其取值范围为1.1～2。
优选地，上述特性阻抗值范围为40～60欧姆；更优选地，上述特性阻抗值为50欧姆。
优选地，带线1是宽度为0.5mm～2.5mm的长方体形金属带线，其宽度随金属面3的带状缝隙3-4的宽度的增加而增加。
优选地，金属面3的带状缝隙3-4的宽度为1mm～3mm。
优选地，带线1是宽度为2.2mm、长度为76mm的长方体形金属带线。
优选地，金属面3的带状缝隙3-4的宽度为2.7mm，长度为70mm。
优选地，介质基板2的厚度为0.1mm，介电常数为3.5。
再请参见图5和图6，其中图5是本发明的介质基板传输线信号端口间传输损耗实测结果示意图，图6是本发明的介质基板传输线信号端口回波损耗实测结果示意图。根据图5所示，特性阻抗为50欧姆的介质基板传输线的信号端口之间传输损耗小于0.001dB，根据图6所示，特性阻抗为50欧姆的介质基板传输线的信号端口回波损耗优于-36.5dB。
作为一种具体实施方式，本发明的介质基板传输线中的介质基板2可以是V形天线，金属带线1可以是对数周期天线，设有缝隙的金属面3可以是反射金属面，对数周期天线和反射金属面分别设置在V形天线的两侧，由此构成超宽带小型化波束赋形天线。
本发明的介质基板传输线利用缝隙电磁耦合原理，在任意大小的传输线特性阻抗值范围内，通过调节带状缝隙3-4的宽度即可获得任意宽度的带状金属线1-3，而带状金属线1-3的宽度即为带线1的宽度，由此使得带线1的宽度不取决于介质基板2的厚度及其介电常数大小，拓展了介质基板传输线的应用领域，使得信号传输系统冗余度增大，降低了与其他系统连接匹配的难度以及馈线布线难度。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。
还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。
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