[发明专利]多层立体巴伦和平衡/不平衡信号转换网络

说明书

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，更具体地，涉及基于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的多层立体巴伦和包括多层立体巴伦的平衡/不平衡信号转换网络。

背景技术

随着近年来太赫兹和亚毫米波器件的逐步成熟，亚毫米及太赫兹频段的焦平面成像系统也逐步成为新的研究热点。该系统的主要工作原理是将多个接收单元以阵列方式排列在聚焦天线的焦平面上，通过各辐射单元产生指向不同的波束覆盖视域，每一条波束对应场景中的一个像点，相应接收单元的输出信号即对应着该场点的亮度温度。该天线阵列采用GaAs单片集成，由于GaAs单片阵列天线接收到的辐射信号和空间馈入的本振信号经过集成谐波混频器完成第一次下变频后的中频信号以平衡信号方式输出，然而前端接收电路采用单端信号输入形式，为了实现接收信号由平衡形式的差分信号(即平衡信号)转换成不平衡形式的单端信号(即不平衡信号)，需要使用平衡/不平衡信号转换器和平衡/不平衡信号转换网络。马卡德巴伦(Marchand Balun)作为一种实现上述信号转换功能的无源器件，常用于各种无线通讯系统中。然而传统形式的Marchand Balun由于存在体积大、工作带宽较窄的等缺点，已经不能满足现代通讯设备的小型化发展趋势。所以亟待提出一种可以有效缩小体积，并且具有较宽的工作带宽的新型巴伦和平衡/不平衡信号转换网络。

发明内容

本发明的目的是，为了解决在跨频域、多通道接收成像系统中，GaAs单片阵列天线输出的差分信号(即平衡信号)与前端接收电路要求的不平衡信号(即单端信号)输入形式不匹配的问题，设计一种基于LTCC工艺的多层立体巴伦和包括多层立体巴伦的平衡/不平衡信号转换网络，有效地减小巴伦和平衡/不平衡信号转换网络的尺寸，增加巴伦和平衡/不平衡信号转换网络的工作带宽。

根据本发明的第一方面，提供了一种多层立体巴伦，包括：

多层陶瓷介质基板，所述多层陶瓷介质基板包括自下而上依次层叠的第一层陶瓷介质基板、第二层陶瓷介质基板，第三层陶瓷介质基板、第四层陶瓷介质基板、第五层陶瓷介质基板、第六层陶瓷介质基板、第七层陶瓷介质基板和第八层陶瓷介质基板；

设置在第八层陶瓷介质基板的上表面的不平衡端口、第一平衡端口和第二平衡端口，当从第一平衡端口和第二平衡端口输入一对差分信号时在不平衡端口输出不平衡信号或者当从不平衡端口输入不平衡信号时在第一平衡端口和第二平衡端口输出一对差分信号；

设置在第一层陶瓷介质基板的下表面的第一接地金属面，设置在第七层陶瓷介质基板的上表面的第二接地金属面；

传输支线，传输支线包括第一传输支线和第二传输支线，第一传输支线的长度和第二传输支线的长度分别为1/4波长或约为1/4波长，第一传输支线和第二传输支线分别分布在第一层陶瓷介质基板、第三层陶瓷介质基板、第五层陶瓷介质基板和第八层陶瓷介质基板中，第一传输支线的一端连接到第一接地金属面而短路，第一传输支线的另一端连接第一平衡端口，第二传输支线的一端连接到第一接地金属面而短路，第二传输支线的另一端连接第二平衡端口；

传输主线，传输主线的长度为1/2波长或约为1/2波长，传输主线分布在第二层陶瓷介质基板、第四层陶瓷介质基板、第六层陶瓷介质基板和第八陶瓷介质基板中，传输主线的一端位于第二层陶瓷介质基板并且开路，传输主线的另一端连接不平衡端口；

金属化通孔，金属化通孔贯穿陶瓷介质基板，位于不同层的陶瓷介质基板的传输主线或位于不同层的陶瓷介质基板的传输支线分别通过金属化通孔连接，第一传输支线的一端和第二传输支线的一端分别通过金属化通孔连接到第一接地金属面，金属化通孔与传输主线或传输支线垂直连接；在第二接地金属面上开有多个半径大于金属化通孔半径的圆形孔，贯穿第七层介质基板的多个金属化通孔均穿过所述圆形孔进行信号传输。

可选地，第一传输支线和第二传输支线分别以螺旋形式自下而上依次分布在第一层陶瓷介质基板、第三层陶瓷介质基板、第五层陶瓷介质基板和第八层陶瓷介质基板中；传输主线以螺旋形式分布在第二层陶瓷介质基板、第四层陶瓷介质基板、第六层陶瓷介质基板和第八陶瓷介质基板中。