[0001] 本发明涉及通信技术领域， 尤其涉及一种带桥架结构天线的巴伦电路结构 。

背景技术

[0002] [0002]出于诸如电源 (及其他共模)噪声抗扰度、 偶次谐波失真消除、 直流偏置 项消除、 由于两个输出上的摆幅所引起的增大的动态范 围等原因， 通常将宽带 直流耦合放大器设计为带有差分输入和输出。 对于在一个小片、 一个封装或甚 至在一个电路板上的放大器之间的互连而言， 差分互连的花费与差分设计的优 势相比是小的。 然而， 对于模块之间的互连、 诸如有源探头与示波器之间的互 连而言， 差分互连的成本常常是非常高的。 不仅需要两个同轴电缆而不是一个（ 增加成本和体积并且降低灵活性)， 而且这两个同轴电缆还需要紧密匹配以防止 从差模到共模的模式转换以及从共模到差模的 模式转换。

[0003] 已知在单端信号与差分信号之间转换的各种无 源互连结构， 在吋域应用中常被 称为"巴伦 (balun)"和 /或在频域应用中常被称为" 180°混合器 (hybrid)"。 宽带直流 耦合无源巴伦受限于至少 3dB的损失， 这是由于在直流上没有能量可以与对 "反 向"输出的电容或电感耦合相耦合， 并且因此半数的单端输入功率表现为差分输 出上"被浪费的"共模能量。

[0004] 通常， 巴伦被设计用于 RF应用， 并且很少或不对巴伦的瞬态响应给予考虑。 这 样的装置中的瞬态响应可具有可观的预冲 (pre?shoot)或预冲和过冲 (over shoot)。 然而， 在某些应用中， 诸如在具有与示波器耦合的差分信号采集探头 的信号采 集系统中， 现有的巴伦结构设计中相邻端口间的相位差不 稳定， 无法稳定在 180° 附近， 且移相效果差， 降低了通信信号的稳定性， 不利于通信设备之间的信号 传输。

技术问题

[0005] 本发明的主要目的在于提供一种带桥架结构天 线的巴伦电路结构， 旨在解决现 有技术中相邻端口间的相位差不稳定且移相效 果差的技术问题。 问题的解决方案

技术解决方案

[0006] [0004]为实现上述目的， 本发明提供了一种带桥架结构天线的巴伦电路 结构， 所述巴伦电路结构包括宽带巴伦结构及桥架天 线；

[0007] 所述桥架天线包括天线基板、 贴合于天线基板上表面的天线贴片及穿透所述 天 线基板并与所述天线贴片连接的两根金属柱；

[0008] 所述宽带巴伦结构包括巴伦基板、 贴合在所述巴伦基板的上表面的第一金属部

、 贴合在所述巴伦基板的下表面的第二金属部；

[0009] 所述第一金属部为塔型结构， 包括多节金属片叠加组成的塔身及位于塔身左 右 两侧的两根基座金属片组成的塔基， 除塔身顶部的顶节金属片之外的组成塔身 的其它金属片内均设置有缝隙， 且每个缝隙之间还设置有一个阻隔电阻， 塔基 内的其中一根基座金属片内设置有连接区域；

[0010] 所述桥架天线的一根金属柱竖直连接于所述第 一金属部的一根基座金属片的末 端， 所述桥架天线的另一根金属柱竖直连接于所述 第一金属部的另一根基座金 属片的末端；

[0011] 所述第二金属部包括长方体及位于长方体突出 部侧边的凹形突出部， 所述凹形 突出部内设置有连接区域；

[0012] 所述巴伦基板内设置通孔， 所述通孔内设置有电连接部， 所述通孔对应塔基内 的其中一根基座金属片的连接区域及凹形突出 部内的连接区域， 所述电连接部 与第一金属部的连接区域及所述第二金属部的 连接区域连接。

[0013] 优选的， 所述第一金属部包括第一隔离电阻、 第二隔离电阻、 第三隔离电阻、 第四隔离电阻、 第一节金属片、 第二节金属片、 第三节金属片、 第四节金属片 、 第五节金属片、 第六节金属片、 第一底座及第二底座， 其中， 所述第一节金 属片、 第二节金属片、 第三节金属片、 第四节金属片、 第五节金属片及第六节 金属片叠加形成塔身， 所述第一底座及第二底座形成塔基。

[0014] 优选的， 所述第一节金属片为顶节金属片且为长方形实 心结构， 所述第二节金 属片、 第三节金属片、 第四节金属片、 第五节金属片及第六节金属片均为长方 形且内部有缝隙的结构， 所述第一节金属片、 第二节金属片、 第三节金属片、 第四节金属片、 第五节金属片及第六节金属片的尺寸逐节放大 ， 所述第一隔离 电阻设置于第二节金属片的缝隙内， 第二隔离电阻设置于第三节金属片的缝隙 内， 第三隔离电阻设置于第四节金属片的缝隙内， 第四隔离电阻设置于第五节 金属片的缝隙内， 第五隔离电阻设置于第六节金属片的缝隙内。

[0015] 优选的， 所述第一节金属片的底部连接于第二节金属片 的顶部的中间位置， 第 二节金属片的底部连接于第三节金属片的顶部 的中间位置， 第三节金属片的底 部连接于第四节金属片的顶部的中间位置， 第四节金属片的底部连接于第五节 金属片的顶部的中间位置， 第五节金属片的底部连接于第六节金属片的顶 部的 中间位置。

[0016] 优选的， 所述第六节金属片的左侧设置第一底座， 第六金属片的右侧设置第二 底座。

[0017] 优选的， 所述第二底座为中间呈弧形的金属片， 其中， 第二底座包括第一折形 金属片及第二折形金属片， 所述第一折形金属片及第二折形金属片连接处 形成 一折形缝隙；

[0018] 所述第一折形金属片上设置第一连接区域， 所述第二折形金属片上设置第二连 接区域；

[0019] 所述第一连接区域及第二连接区域分别对应巴 伦基板的两个通孔。

[0020] 优选的， 所述第一折形金属片及第二折形金属片连接处 所形成的折形缝隙为 Z 型缝隙

[0021] 优选的， 所述天线贴片为"壬"字型结构， 其中， 所述天线贴片所形成的"壬"字 型结构中上下两横为平行设置， 且"壬"字型结构的中间一横的左右两端分别与� �� 个金属柱连接。

[0022] 优选的， 所述凹形突出部包括第一凹形金属片及第二凹 形金属片， 所述第一凹 形金属片及第二凹形金属片连接处形成一折形 缝隙， 所述第一凹形金属片上设 置第三连接区域， 所述第二凹形金属片上设置第四连接区域， 所述第三连接区 域及第四连接区域分别对应巴伦基板的两个通 孔。

[0023] 优选的， 所述第一凹形金属片及第二凹形金属片连接处 所形成的折形缝隙为 Z 型缝隙。 发明的有益效果

有益效果

[0024] 本发明采用上述技术方案， 带来的技术效果为： 本发明所述带桥架结构天线的 巴伦电路结构在相邻输出端口间的相位差可以 稳定在 180°附近， 实现了两个输出 端口之间良好的移相效果。

对附图的简要说明

附图说明

[0025] [0006]图 1是本发明带桥架结构天线的巴伦电路结构的� �构示意图；

[0026] 图 2是本发明带桥架结构天线的巴伦电路结构中� �架结构天线的结构示意图； [0027] 图 3是本发明带桥架结构天线的巴伦电路结构中� �带巴伦结构的结构示意图； [0028] 图 4是本发明图 3中宽带巴伦结构的第一金属部的优选实施例� �结构示意图； [0029] 图 5是本发明图 3中宽带巴伦结构的第一金属部的各元件尺寸� �优选实施例的标 示图；

[0030] 图 6是本发明图 3中宽带巴伦结构的第一金属部的第二底座的� �选实施例的结构 示意图；

[0031] 图 7是本发明图 3中宽带巴伦结构的第二金属部的优选实施例� �结构示意图； [0032] 图 8是本发明图 3中宽带巴伦结构的第二金属部中凹形突出部� �优选实施例的结 构示意图；

[0033] 图 9是本发明对带桥架结构天线的巴伦电路结构� �行电磁仿真后的优选实施例 的 S参数图；

[0034] 图 10是本发明对带桥架结构天线的巴伦电路结构� ��行电磁仿真后两个输出端口 之间相位差的优选实施例的示意图。

[0035] 本发明目的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0036] [0007]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目 的所采取的技术手段及功效， 以下结合附图及较佳实施例， 对本发明的具体实施方式、 结构、 特征及其功效 ， 详细说明如下。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明 ， 并不用于限定本发明。

[0037] 参照图 1所示， 图 1是本发明带桥架结构天线的巴伦电路结构的� �构示意图。

[0038] 所述带桥架结构天线的巴伦电路结构 8包括宽带巴伦结构 1及桥架天线 6， 其中

， 所述桥架天线 6通过两根金属柱 （即图 1中垂直设置于宽带巴伦结构 1上表面的 圆柱） 架接于所述宽带巴伦结构 1的上方位置。

[0039] 参照图 2所示， 图 2是本发明带桥架结构天线的巴伦电路结构中� �架结构天线的 结构示意图。

[0040] 所述桥架天线 6包括天线基板 60、 天线贴片 61及两个金属柱 62 (优选为圆形铜 柱） ， 其中， 天线贴片 61嵌入于所述天线基板 60的上表面， 所述两个金属柱 62 穿透所述天线基板 60并与所述天线贴片 61连接。 所述天线贴片 61为 "壬"字型或 类似于 "壬"字型结构 （例如， "王"字型结构） 。 需要说明的是， 所述天线贴片 61 所形成的"壬"字型结构中上下两横是平行设置� ��， 而"壬"字型结构的中间一横的 左右两端分别与一个金属柱 62连接。 在本实施例中， 所述桥架天线 6用于为所述 宽带巴伦结构 10中的发射信号或从外界设备接收信号， 即宽带巴伦 10中的信号 通过两根金属柱 62 (即在两根金属柱 62直接形成电势差） 传递至天线贴片 61并 发射至空中或从外界接收信号。 其中， "壬"字型结构的天线贴片 61有利于信号的 传递。 在本实施里中， 所述天线贴片 61为实心铜片， 所述天线基板 60为印刷电 路板。

[0041] 进一步地， 所述天线基板 60的长度为 D1且高度为 D4。 所述天线贴片 61形成的" 壬"字型结构的上下两横的宽度为 D2， 高度为 D3。 所述天线贴片 61形成的 "壬"字 型结构的中间一横的宽度为 D5。 所述天线贴片 61形成的 "壬"字型结构的上下两 横之间的高度为 D6。 在本实施例中， D1至 D5优选的参数如下： Dl=59.2毫米， D 2=50.3毫米， D3=14.7毫米， D4=35.7毫米， D5=4.12毫米， D6=8毫米。

[0042] 参照图 3所示， 图 3是本发明带桥架结构天线的巴伦电路结构中� �带巴伦结构的 结构示意图。

[0043] 本发明所述宽带巴伦结构 1包括第一金属部 10、 巴伦基板 20及第二金属部 30。

在本实施例中， 所述宽带巴伦结构 1为长方体结构， 长度为 M， 宽度为 N， 厚度 为 X (图中未示出标号） ， 其中， M优选为 72.7毫米， N优选为 59.2毫米， X优选 为 1毫米。

[0044] 所述第一金属部 10贴合在所述巴伦基板 20的上表面， 所述第二金属部 30贴合在 所述巴伦基板 20的下表面。 所述巴伦基板 20内还设置两个通孔 5 (即正面垂直穿 透所述巴伦基板 20的孔） ， 所述通孔 5中设置有用于连接所述第一金属部 10及第 二金属部 30的金属柱 （图中未示出） 。 所述第一金属部 10及第二金属部 30均为 铜面， 且厚度相同。 优选地， 所述第一金属部 10及第二金属部 30的厚度为 0.5盎 司。

[0045] 在本实施例中， 所述巴伦基板 20为印刷电路板。 其中， 所述巴伦基板 20介电常 数优选为 3.45。

[0046] 所述第一金属部 10为塔型结构， 包括多节 （例如， 四节、 五节或六节） 金属片 叠加组成的塔身及位于塔身左右两侧的两根基 座金属片组成的塔基。 其中， 塔 身顶部的顶节金属片为实心长条形结构， 除塔身顶部的顶节金属片之外的组成 塔身的其它金属片内均设置有缝隙， 所述每一节金属片内的缝隙之间还设置有 一个阻隔电阻。 塔基内其中一根基座金属片内设置有连接区域 。

[0047] 所述第二金属部 30包括长方体及位于长方体突出部侧边的凹形� ��出部， 所述凹 形突出部内设置有连接区域。

[0048] 所述巴伦基板 20内还设置通孔 5 (即正面垂直穿透所述巴伦基板 20的孔） ， 所 述通孔内设置有金属柱， 所述通孔 5对应第一金属部 1内的连接区域及第二金属 部 2内的连接区域， 所述金属柱与第一金属部 1的连接区域及所述第二金属部 2的 连接区域连接。

[0049] 进一步地， 所述桥架天线 6的两根金属柱 62分别竖直连接于所述第一金属部 10 的两根基座金属片的末端。 具体地说， 所述桥架天线 6的左侧金属柱 62竖直连接 于所述第一金属部 10的左侧基座金属片的末端位置， 所述桥架天线 6的右侧金属 柱 62竖直连接于所述第一金属部 10的右侧基座金属片的末端位置。

[0050] 以下将以图 4-6对宽带巴伦结构 1中的第一金属部 10的结构进行详细说明， 其中 ， 第一金属部 10中包括六节金属片。

[0051] 具体地说， 如图 4所示， 所述第一金属部 10包括第一隔离电阻 Rl、 第二隔离电 阻 R2、 第三隔离电阻 R3、 第四隔离电阻 R4、 第一节金属片 100、 第二节金属片 1 10、 第三节金属片 120、 第四节金属片 130、 第五节金属片 140、 第六节金属片 15 0、 第一底座 160及第二底座 170。

[0052] 所述第一金属部 10为塔型结构， 包括塔身及塔基。 其中， 第一节金属片 100、 第二节金属片 110、 第三节金属片 120、 第四节金属片 130、 第五节金属片 140及 第六节金属片 150叠加形成塔身， 而第一底座 160及第二底座 170形成塔基。

[0053] 其中， 所述第一节金属片 100为长方形实心结构。 所述第二节金属片 110、 第三 节金属片 120、 第四节金属片 130、 第五节金属片 140及第六节金属片 150均为长 方形且内部有缝隙 （长方形缝隙） 的结构。 所述第一节金属片 100、 第二节金属 片 110、 第三节金属片 120、 第四节金属片 130、 第五节金属片 140及第六节金属 片 150的尺寸逐节放大。

[0054] 进一步地， 所述第一节金属片 100的底部连接于第二节金属片 110的顶部的中间 位置， 第二节金属片 110的底部连接于第三节金属片 120的顶部的中间位置， 第 三节金属片 120的底部连接于第四节金属片 130的顶部的中间位置， 第四节金属 片 130的底部连接于第五节金属片 140的顶部的中间位置， 第五节金属片 140的底 部连接于第六节金属片 150的顶部的中间位置。

[0055] 其中， 所述第二节金属片 110、 第三节金属片 120、 第四节金属片 130、 第五节 金属片 140及第六节金属片 150均为长方形且中间有缝隙的金属贴片， 其中， 第 一隔离电阻 R1设置于第二节金属片 110缝隙内， 第二隔离电阻 R2设置于第三节金 属片 120中缝隙内， 第三隔离电阻 R3设置于第四节金属片 130中缝隙内， 第四隔 离电阻 R4设置于第五节金属片 140中缝隙内， 第五隔离电阻 R5设置于第六节金属 片 150中缝隙内。

[0056] 所述第六节金属片 150的左侧设置第一底座 160， 第六金属片 150的右侧设置第 二底座 170。 其中， 所述第一底座 160为长方形实心结构的金属片。 所述第二底 座 170为长条形结构。

[0057] 如图 5所示， 第一隔离电阻 R1的宽度为 Sl、 第二隔离电阻 R2的宽度为 S2、 第三 隔离电阻 R3的宽度为 S3、 第四隔离电阻 R4的宽度为 S4。

[0058] 第一节金属片 100的长度为 L0且宽度为 W0; [0059] 第二节金属片 110的长度为 Ll， 第二节金属片 110的宽度为 2*W1+S1， 第二节金 属片 110内的缝隙宽度为 Sl， 换句话说， 第二节金属片 110相当于两根并列的金 属片， 每根金属长度为 L1且宽度为 Wl， 并列的两根金属片之间空隙宽度为 SI ;

[0060] 第三节金属片 120的长度为 L2， 第三节金属片 120的宽度为 2*W2+S2， 第三节金 属片 120内的缝隙宽度为 S2， 换句话说， 第三节金属片 120相当于两根并列的金 属片， 每根金属长度为 L2且宽度为 W2， 并列的两根金属片之间空隙宽度为 S2;

[0061] 第四节金属片 130的长度为 L3， 第四节金属片 130的宽度为 2*W3+S3， 第四节金 属片 130内的缝隙宽度为 S3， 换句话说， 第四节金属片 130相当于两根并列的金 属片， 每根金属长度为 L3且宽度为 W3， 并列的两根金属片之间空隙宽度为 S3;

[0062] 第五节金属片 140的长度为 L4， 第五节金属片 140的宽度为 2*W4+S4， 第五节金 属片 140内的缝隙宽度为 S4， 换句话说， 第五节金属片 140相当于两根并列的金 属片， 每根金属长度为 L4且宽度为 W4， 并列的两根金属片之间空隙宽度为 S4;

[0063] 第六节金属片 150的长度为 L5， 第六节金属片 150的宽度为 2*W5+S5， 第六节金 属片 150内的缝隙宽度为 S5， 换句话说， 第六节金属片 150相当于两根并列的金 属片， 每根金属长度为 L5且宽度为 W5， 并列的两根金属片之间空隙宽度为 S5;

[0064] 第一底座 160的长度为 L7， 宽度为 WO; 第二底座 170的长度为 L7， 两端的宽度 为 wo。

[0065] 如图 6所示， 所述第二底座 170为中间呈弧形的金属片。 其中， 第二底座 170包 括第一折形金属片 1701及第二折形金属片 1703， 其中， 所述第一折形金属片 170 1及第二折形金属片 1703连接处形成一折形缝隙 （即 Z字形缝隙） 。

[0066] 进一步地， 所述第一折形金属片 1701上设置第一连接区域 1702， 所述第二折形 金属片 1703上设置第二连接区域 1704。

[0067] 所述第一连接区域 1702及第二连接区域 1704分别对应巴伦基板 20的两个通孔 5

[0068] 进一步地， 所述桥架天线 6的两根金属柱 62分别竖直连接于所述第一底座 160及 第二底座 170的末端位置 （即两个金属柱 62与所述第一底座 160及所述第二底座 1 70所在的平面垂直） 。 具体地说， 所述桥架天线 6的左侧金属柱 62竖直连接于所 述第一底座 160的末端位置 （以图 1分左右来说明） ， 所述桥架天线 6的右侧金属 柱 62竖直连接于所述第二底座 170的末端位置 （以图 1分左右来说明） 。

[0069] 如图 7所示， 所述第二金属部 30包括凹形突出部 300及长方体 310， 所述凹形突 出部 300设置于所述长方形 310的侧边。 如图 8所示， 所述凹形突出部 300包括第 一凹形金属片 301及第二凹形金属片 303， 其中， 所述第一凹形金属片 301及第二 凹形金属片 303连接处形成一折形缝隙 （即 Z字形缝隙） 。 进一步地， 所述第一 凹形金属片 301上设置第三连接区域 302， 所述第二凹形金属片 303上设置第四连 接区域 304。 所述第三连接区域 302及第四连接区域 304分别对应巴伦基板 20的两 个通孔 5。 其中， 长方体 310的长度为 M (即与巴伦基板长度相同） ， 宽度为 N-L 6， 其中所述 L6为凹形突出部 300的长度。 所述凹形突出部 300两端的宽度均为 W

[0070] 进一步地， 所述巴伦基板 20内的电连接部 （例如， 金属导线或金属柱， 优选为 圆形铜柱） 设置于通孔 5内， 并连接于第一连接区域 1702及第二连接区域 1704。 所述巴伦基板 20内的电连接部 （例如， 金属导线或金属柱） 还连接于第三连接 区域 302及第四连接区域 304。

[0071] 采用上述结构的宽带巴伦， 桥架结构天线 6在 lGHz-8GHz范围内工作， 且在该 范围内可实现良好的 180°移相效果。

[0072] 在本实施例中， 通过如下参数， 对宽带巴伦结构 1进行模拟仿真， 具体参数如 下表：

[表 1]

[0073] 如图 9所示， 图 9是通过电磁仿真软件仿真的 S参数结果， 从图 9中可以看出在 1 GHz到 8GHz内， 巴伦的反射系数 (IS11I)在 -10dB以下， 说明巴伦可以工作在 1GHz 到 8GHz内， 实现宽带特性。 IS23I在工作频段内在 -19dB以下， 说明此巴伦有着良 好的隔离特性。 IS21I与 IS31I近乎相等， 都在 -3dB附近， 说明能量可以从桥架结构 天线 6的两个铜柱之间被近乎二等分的分到桥架结� �天线 6的两个铜柱 （即信号 传输端口） 上。

[0074] 从图 10中表示桥架结构天线 6的两个铜柱之间的相位差， 可以看出， 相邻桥架 结构天线 6的两个铜柱之间的相位差很稳定在 180°附近。 这说明巴伦的桥架结构 天线 6的两个铜柱之间有优良的移相效果。 结合图 9， 由于两个铜柱之间的能量 是等幅， 相位相差 180°， 此巴伦可以被广泛应用在宽带差分天线的馈电 上， 还可 以应用在射频领域中需要均分移相效果的射频 器件上。

[0075] 以上仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效 流程变换， 或之间或间接运用在 其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

工业实用性 本发明采用上述技术方案， 带来的技术效果为： 本发明所述带桥架结构天线的 巴伦电路结构在相邻输出端口间的相位差可以 稳定在 180°附近， 实现了两个输出 端口之间良好的移相效果。