[发明专利]一种信号跨层传输结构设计方法

说明书

本发明涉及一种在微波毫米波垂直传输过程中，用共面波导‑类同轴结构‑共面波导进行信号传输，在信号通孔两侧设计一排接地孔，构成共面波导形式，然后信号通孔与两侧的地孔构成类同轴结构，通过调整地孔与微带线之间的间距、类同轴结构的类外半径来使传输性能达到最优。

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及一种信号跨层传输结构设计方法，应用双层或多层印制板层间垂直传输当中。

背景技术

随着现代雷达系统的迅速发展，高集成度，小型化产品越来越受到大家的青睐，随之带来的技术进步也层出不穷。微波印制板的设计从单层板到多层板，产生了微波混压板技术和LTCC技术，这两种技术的诞生将之前的多层板频率大幅的提升至毫米波频段。现如今的多层板定义和几年前已经大不相同。随着多层板技术的大幅提高，信号跨层传输就成为了一个重要问题。现有的文献材料没有对可以延伸至毫米波频段的信号跨层传输问题做出明确的分析和研究，仅有的某些专利虽然讨论了垂直传输但是受限于其发表的年代，当时的印制板(尤其是多层板)能承载的频率远没有到达现在的毫米波频段。面对新问题，我们必须有新办法去应对。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的微波信号跨层传输驻波系数大的问题，本发明提出一种信号跨层传输结构设计方法，极大的提高了微波混压板信号跨层传输的质量。

技术方案

一种信号跨层传输结构设计方法，其特征在于采用共面波导-类同轴结构-共面波导进行信号跨层传输，步骤如下：

步骤1：在底层铜皮上设计微带线，在微带线的输出端设计一个信号通孔，信号通孔从底层铜皮穿过基板到达顶层铜皮，信号通孔在顶层铜皮连接与底层铜皮上的微带线一样的微带线；

步骤2：在微带线两侧各设计一排地孔，地孔从顶层铜皮穿过基板到达底层铜皮，将地孔与微带线之间的金属覆铜腐蚀掉；所述的地孔、微带线、顶层铜皮、基板和底层铜皮一起组成共面波导，共面波导的阻抗计算公式为：

式中，K'(k)＝K(k')，k＝S/(S+2W)；K(k)表示第一类完全椭圆函数，K'(k)表示第一类完全椭圆余函数；当W足够小时，K(k)/K'(k)的近似公式，精确到8×10^-6为

h为基板的厚度，ε_r为基板的介电常数，S为微带线的宽度，W为地孔与微带线之间的距离；

W与传输性能成正比，W越小，传输性能越好，通过调整h和ε_r使W在满足目前的加工精度要求下尽量小；

步骤3：在信号通孔的两侧设有第一同轴地孔和第二同轴地孔；所述的信号通孔、第一同轴地孔、第二同轴地孔、顶层铜皮、基板和底层铜皮一起构成类同轴结构，类同轴结构的阻抗计算公式为：

R₁为信号通孔的半径，R₂为第一同轴地孔边缘到信号通孔中心的距离，μ_r为空气介电常数；

调整R₁与R₂使类同轴结构的阻抗接近50欧姆；

步骤4：在尺寸调整过程中，应尽量保证R₂-R₁≈W，当W和R₂-R₁相差较大的时候，忽略类同轴结构的阻抗要求。

所述的W为0.001mm。

调整底层铜皮上的微带线形状或者顶层铜皮上的微带线形状来消除寄生效应。