[发明专利]一种周期加载电容和短路线的可调慢波传输线

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调慢波传输线技术,属于微波毫米波以及通信、雷达、集成电路技术领域。

背景技术

随着电子信息技术的发展，和通信、雷达、计算机等信息系统各方面性能的大幅提升，微波毫米波集成电路不断面临新的挑战，小型化、宽频带工作、可调谐等需求日益显著。慢波传输线，具有压缩的传输波长和紧束缚的横向模式分布，可大大缩小器件和电路的尺寸；且慢波具有天然的阻带，可起到抑制寄生通带的效应。由传输线理论可知，为构造慢波传输线，增大等效的并联分布电容，即可得到更大的传输常数，即压缩的波长和紧束缚的横向场分布。

对于微波集成电路中最为常用的微带线、带状线、共面波导等平面双导体传输线，构造慢波传输线通常采用周期加载电容或开路线(等效电容)的方式。此种慢波微带线结构简单，等效电路亦简单明晰，传播常数和阻抗分析遵从微波电路理论。通过周期加载变容二级管，即可实现对慢波传输特性的调节。然而，由于加载电容的另一端开路，如何加载偏置电压，而不影响微波网络特性，不造成射频信号从直流偏置电路泄露，就成为其中关键的技术瓶颈。

本发明即基于此技术需求，提出了一种周期加载电容和短路线的可调慢波传输线结构。其中短路线支节的加入，将射频的信号/地和直流偏置的信号/地统一，便于直流偏置的加载；另外，该慢波传输线的慢波特性及传输常数对可变电容的敏感度相比于周期加载开路线的结构都得到了大幅提升。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种周期加载电容和短路线的可调慢波传输线，此传输线结构可实现显著的慢波效应，通过调节周期加载电容还可实现对传输常数大范围、高灵敏度的调节；该结构统一了射频和直流偏置的信号和地的定义，便于对可变电容直流偏置电压的加载。

技术方案：本发明通过对传输线周期加载电容和短路线支节(通过金属化过孔和金属地平面连接)，实现显著的慢波效应，通过对电容的调节实现对传输常数大范围、高灵敏度的调节；该结构便于对可变电容的直流偏置加载，从而实现一种新型的可调慢波传输线。

本发明的一种周期加载电容和短路线的可调慢波传输线，其特征在于：该传输线包括大面积的金属地、介质基板、传输线、电容、短路线支节；其中，在传输线的一侧或两侧设有周期性短路线支节，在各短路线支节一端与传输线之间分别连接有一个电容，在开路线支节的另一端与大面积的金属地连接。

其中：

所述的介质基板为FR4，F4B，Rogers公司生产的RO4003、3003、4350、 RT5880、5870、6002、6006、6010、6035、6202，Nelco公司生产的N4000-13、 N4000-13EPSI的印刷电路或微波电路的介质基板，或为Si、SiO₂、Al₂O₃、GaAs、 GaN的半导体或介质材料，或为柔性有机介质材料。

所述的大面积的金属地、传输线、短路线支节、金属化过孔为铜、锡、金的单一材料或其复合材料。

所述的介质基板的厚度为1μm～10mm之间。

所述的大面积的金属地、传输线和短路线支节的厚度为50nm～1mm之间。

所述的电容为固定容值电容或变容二极管。

电容、开路线支节和金属化过孔遵从相同或不同的周期或准周期分布规律。

传输线和短路线支节位于介质基板的上层；金属地、可以位于介质基板的上层、中间层或下层。

所述的金属地和短路线支节，由印刷金属图形或金属化过孔连接。

有益效果：本发明中的慢波传输线结构和相同几何参数的周期加载电容和开路线结构相比，具有更显著的慢波效应(更大的传输常数)，且其传输常数随电容的变化具有更大的调节范围和更高的灵敏度。该结构统一了射频和直流偏置的信号和地的定义，便于可变电容直流偏置电压的加载。该慢波传输线可用于微波、毫米波、太赫兹的慢波传输线及结构、器件、电路，以及小型化的可调谐器件及电路中。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图。其中有：大面积的金属地1、介质基板2、传输线3、电容4、短路线支节5、金属化过孔6。

图2(a)为实施例一的几何参数示意图，(b)为实施例一的色散曲线图。

图3(a)为实施例二的几何参数示意图，(b)为实施例二的色散曲线图。

图4(a)为实施例三的结构示意图，(b)为几何参数示意图，(c)为实施例三的色散曲线图。