对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法

摘要

本发明公开了一种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，该方法是在对该Ku波段微带型开关电路中印制电路板进行背金处理时，有选择性的对印制电路板进行背金处理，隔断该印制电路板微带线接地底板背面之间的部分，抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，提高微带型开关电路的隔离度性能。利用本发明，有效抑制了微波信号的耦合效应，避免了电路中引入更多的寄生参数，最终提高微带型开关电路的隔离度性能。该方法具有制作简单，可重复性好，成本低，适用范围广等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及Ku波段微带型开关电路设计技术领域，尤其涉及一种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法。

背景技术

在雷达发射机系统、卫星通信以及各种通信导航电子战系统中，广泛采用微波开关电路实现微波信号的通、断或转换。目前当基于PIN开关二极管的微带型开关电路应用于微波频段时，由于高频率的微波信号与频率低的交流或直流信号有重大差别，存在由微波信号辐射所引起的一些耦合效应，并且随着频率的提高，这种效应对电路性能的影响将愈来愈大，使得开关电路理论设计与实际调试的差距较大，导致开关隔离度性能遭遇瓶颈，难以有所提高。

在Ku波段微带型开关电路中，微带线作为元件相互之间的连接线，同时起到阻抗变换作用。微带线由导体带、介质材料和底板三部分构成，底板通常接地以减小电磁场泄漏和微波信号辐射损失。虽然微带线的几何结构并不复杂，但是它的电磁场却是相当复杂。通常印制电路板背面全部背金作为接地底板，但这样位于电路元件两边的微带线接地底板将连接在一起，会引起微波信号的耦合效应，使得开关电路隔离度减小。

基于此，本发明提出有选择性的对微波印制电路板进行背金，将微带线之间的接地底板即印制电路板背金部分隔断，从而有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高微带型开关电路的隔离度性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，以抑制微波信号的耦合效应，提高微波开关电路的隔离度。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，该方法是在对该Ku波段微带型开关电路中印制电路板进行背金处理时，有选择性的对印制电路板进行背金处理，隔断该印制电路板微带线接地底板背面之间的部分，抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，提高微带型开关电路的隔离度性能。

上述方案中，该Ku波段微带型开关电路至少包括金属腔体、载板、印制电路板、多个PIN开关二极管和隔直电容；该隔直电容与多个PIN开关二极管通过微带线连接，该隔直电容和PIN二极管分别与微带线通过键合线连接，使该Ku波段微带型开关电路连接成为并联开关电路结构；采用导电胶将印制电路板粘附在载板上，载板通过螺钉固定在金属腔体中，金属腔体两端各设一金属导线端子，两导线端子在金属腔体左右侧壁上相对设置，且共一轴线。

上述方案中，该方法具体包括如下步骤：

根据指标要求选择合适的PIN开关二极管和开关电路拓扑结构，对开关电路拓扑结构进行仿真与优化；

根据所选择的开关电路拓扑结构设计印制电路板；

根据印制电路板正面拓扑结构，有选择性的对印制电路板进行背金处理，对该印制电路板微带线接地底板背面之间区域不作背金处理，实现应用于Ku波段微带型开关电路印制电路板的背金。

上述方案中，所述根据指标要求选择合适的PIN开关二极管和开关电路拓扑结构的步骤中，所述指标至少包括插入损耗、隔离度和开关时间，所述开关电路拓扑结构包括并联开关电路拓扑结构或串联开关电路拓扑结构。

上述方案中，所述对开关电路拓扑结构进行仿真与优化的步骤中，采用ADS工具对开关电路拓扑结构进行仿真与优化。

上述方案中，所述根据所选择的开关电路拓扑结构设计印制电路板的步骤中，采用AutoCAD工具设计印制电路板。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，改变了开关电路中微带线背金方式，有选择性的对微波印制电路板进行背金，从而有效抑制了微波信号的耦合效应，避免了电路中引入更多的寄生参数，最终提高微带型开关电路的隔离度性能。

2、本发明提供的这种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，应用于以微带线作为传输线的高频电路系统中，同样能够有效抑制微波信号的耦合效应，从而提高电路性能。该方法具有制作简单，可重复性好，成本低，适用范围广等特点。

3、本发明提供的这种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，有选择性的对微波印制电路板进行背金，将微带线之间的接地底板即电路印制板背金部分隔断，使微波开关电路的隔离度得到显著提高，在15.75GHz-16.25GHz频率范围内隔离度均大于95dB，解决了微带型开关应用在微波频段中难以突破隔离度性能的瓶颈，同时开关电路的插入损耗特性以及驻波特性均比较好。

附图说明

图1是Ku波段微带型开关电路的结构示意图

图2是微带线结构示意图，其中，图2(a)是传统微波印制板背金结构示意图；图2(b)是本发明提出的有选择性对微波印制电路板进行背金的结构示意图；

图3是本发明中应用于微带型开关电路的印制电路板正面以及背金结构示意图，其中，图3(a)是微波印制版正面拓扑结构示意图；图3(b)是微波印制版背面背金图形示意图；

图4是基于本发明的开关电路隔离度性能以及插入损耗性能测试结果示意图；

图5是基于本发明的开关电路驻波性能测试结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，实质是有选择性的对微波印制电路板进行背金，将位于电路元件两边的微带线之间的接地底板即电路印制板背金部分隔断，抑制微波信号的耦合效应，进而提高微波开关电路的隔离度。

本发明提供的这种对Ku波段微带型开关电路印制电路板进行背金的方法，是在对该Ku波段微带型开关电路中印制电路板进行背金处理时，有选择性的对印制电路板进行背金处理，隔断该印制电路板微带线接地底板背面之间的部分，抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，提高微带型开关电路的隔离度性能。

该Ku波段微带型开关电路至少包括金属腔体3、金属隔板4、载板1、印制电路板5、导线端子6、多个PIN开关二极管和隔直电容。金属隔板4在金属腔体3中横向设置，金属隔板4上端两侧以螺钉2固接于金属腔体3上。载板1通过螺钉8固接于金属腔体3的底部，用于装配印制电路板5以及PIN开关二极管，采用导电胶将印制电路板5粘附在载板1上，载板1的平面形状与腔体相适配。金属腔体3两端各设一金属导线端子6，导线端子6在金属腔体3以及金属隔板4左右侧壁上相对设置，且共一轴线。隔直电容与多个PIN开关二极管通过微带线连接，该隔直电容和PIN二极管分别与微带线通过键合线连接，使该Ku波段微带型开关电路连接成为并联开关电路结构。在开关电路中，使用键合线7将PIN二极管与微带线连接，最终成为并联结构。

其中，微带线由导体带、介质材料和底板三部分构成，底板通常接地以减小电磁场泄漏和微波信号辐射损失。通常印制电路板背面全部背金作为微带线的接地底板，如图2(a)所示，但这样位于电路元件两边的微带线接地底板将连接在一起，会引起微波信号的耦合效应，使得开关电路隔离度减小。所以，本发明有选择性的对微波印制电路板进行背金，将微带线之间的接地底板即电路印制板背金部分隔断，如图2(b)所示，从而有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高微带型开关电路的隔离度性能。

本发明开关的具体设计流程如下：

根据指标要求选择合适的PIN开关二极管，主要是关注其插入损耗、隔离度以及开关时间等参数；根据指标要求选择单元开关电路拓扑结构，即采用并联或串联结构；采用ADS工具对开关电路进行仿真与优化；

根据所选择的开关电路拓扑结构使用AutoCAD工具设计微波印制电路板5；

根据微波印制电路板的正面拓扑结构，有选择性的对微波印制电路板进行背金，即将微带线之间的接地底板区域不作背金处理，最终实现应用于微带型开关电路的印制电路板背金方法；

测试分析；

实验发现，在微带型开关电路中，有选择性的对微波印制电路板进行背金，将微带线之间的接地底板即电路印制板背金部分隔断，其结构如图3所示，即为与印制电路板正面拓扑结构相对应的背金结构，对9、10、11、12区域不作背金处理，这样有效抑制微波信号的耦合效应，避免电路中引入更多的寄生参数，最终提高微带型开关电路的隔离度性能。经实验验证，采用本发明所提出的背金方法，使开关电路在15.75GHz-16.25GHz频段内隔离度均达到-95dB以上，最大隔离度可达到-106dB，插入损耗均小于4dB，输入端S11均小于-12dB，输出端S22均小于-20dB，测试结果如图4、图5所示。

微带型开关电路采用有选择性的对微波印制电路板进行背金的方法，应用在微波频段中有利于隔离度的提高，该方法实现简单，成本低，重复性好，使用范围广。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进-步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。