[发明专利]一种基于微带线—槽线结构的宽带巴伦

说明书

技术领域

本发明涉及微波无源器件技术领域，特别是一种基于新型互联结构的宽带巴伦。

背景技术

巴伦即平衡非平衡转换器，能够实现功率的等幅反相分配以及阻抗匹配功能。其应用领域非常广泛，比如在天线领域中，对于差分天线而言，就需要一个巴伦将不平衡信号转换为平衡信号来为其馈电。目前微波集成电路中最常见的信号传输线是微带线，传输的是非平衡信号，而共面波导和共面带状线都是单面传输线，具有尺寸小，易于集成，便于与微带结构实现宽带互联结构等特点。基于这一背景，我们采用微带线—槽线结构实现了一种低损耗、小型化、较好阻抗匹配的宽带巴伦。

已有文献报道了宽带巴伦的结构：

文献1(ZhanXu,andLeonardMacEachern,OptimumDesignofWidebandCompensatedandUncompensatedMarchandBalunsWithStepTransformers,IEEETransactiononMicrowaveTheoryTech.,2009,57,(8)：2064-2071)中利用Marchand巴伦的等效电路，通过分析其链式散射矩阵，级联多阶阶梯阻抗，从而设计出通带内等波纹的宽带巴伦，但是该巴伦的尺寸较大，并且插入损耗较大。

文献2(PengWu,YongZhang,Yu-LiangDong,andQinZhang,AnovelKa-bandplanarbalunusingmicrostrip-CPS-microstriptransition,IEEEMicrowaveWirelessCompon.Lett.,2011,21,(3):136-138)中利用两个对称的微带线-共面带状线的互联结构实现了宽带的巴伦，但巴伦的尺寸比较大且结构比较复杂。

文献3(JinShao,RongguoZhou,ChangChen,Xiao-HuaWang,HyoungsooKim,andHualiangZhang,Designofawidebandbalunusingparallelstrips,IEEEMicrowaveWirelessCompon.Lett.,2013,23,(3):125-127)中利用相位变换器实现了宽带的巴伦，有较好的端口匹配特性，但是巴伦的尺寸较大。

综上所述，现有技术中的宽带巴伦是基于传统的Marchand巴伦采用级联的方式来设计的，阻抗匹配不容易做到很好，并且其尺寸较大、结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型化、电路结构紧凑、插入损耗小、具有良好输出端口匹配特性的基于微带线—槽线结构的宽带巴伦。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于微带线—槽线结构的宽带巴伦，包括输入馈线、第一输出馈线和第二输出馈线，上述三个微带单元位于介质基板的上表面，金属接地板位于介质基板的下表面；其中介质基板为矩形，输入馈线的输入端位于矩形介质基板的宽边上，第一输出馈线和第二输出馈线分别位于矩形介质基板的两个长边上，且均由介质基板边缘开始向输入端微带线导带延伸且末端折叠呈L型；

输入馈线包括50欧姆微带线导带和二分之一波长传输线，其中二分之一波长传输线与介质基板的长边平行且位于矩形介质基板的中心线上；第一输出馈线包括50欧姆微带线导带和第一四分之一波长传输线，其中第一四分之一波长传输线的末端垂直指向矩形介质基板的一个宽边，该宽边设置有50欧姆微带线导带的输入端；第二输出馈线包括50欧姆微带线导带和第二四分之一波长传输线，其中第二四分之一波长传输线的末端垂直指向矩形介质基板的另一条宽边；

金属接地板上开有第一U型槽线和第二U型槽线，上述两个U型槽线结构相同，其中第一U型槽线的开口方向与第二四分之一波长传输线的末端指向相同，第二U型槽线的开口方向与第一U型槽线的开口方向相反，第一U型槽线包括依次连接的第一外侧槽线、第一中间槽线和第二外侧槽线，第一中间槽线与两个外侧槽线垂直；第二U型槽线包括依次连接的第三外侧槽线、第二中间槽线和第四外侧槽线，第二中间槽线与两个外侧槽线垂直；上述四个外侧槽线均与介质基板的长边平行；

第一四分之一波长传输线在金属接地板的投影与第三外侧槽线的内侧相切，二分之一波长传输线在金属接地板的投影与第四外侧槽线内侧相切，二分之一波长传输线在金属接地板的投影同时与第二外侧槽线的内侧相切，第二四分之一波长传输线与第一外侧槽线内侧相切。