一种基于共面波导的解决方案，通过使用基板集成桥接技术实现阻抗控制、电路小型化、接地平衡以及交叉连接功能

《IEEE Access》：A Coplanar Waveguide Approach Using Substrate-Integrated Bridges for Impedance Control, Circuit Miniaturization, Ground Balancing, and Crossover Applications

　　

摘要：

本文提出了一种新型的共面波导（CPW）设计方法，该方法利用基板集成的桥接结构来实现阻抗控制、电路小型化、接地平衡以及信号交叉传输等功能。文中引入了一种改进的分析模型，其中包括有效宽度、混合槽结构对阻抗的影响以及桥接结构引入的电容等新计算公式。同时提出了与器件类型相关的校准参数（针对70 Ω和50 Ω两种基准阻抗），从而显著提高了分析结果与全波仿真结果之间的吻合度。该模型的整体均方根误差（RMS error）低于5 Ω，证明了其准确性和实际应用价值。通过系统地调整桥接结构的参数（如间距d和宽度Wp），我们实现了显著的阻抗降低：从70 Ω降至50 Ω或35 Ω，以及从50 Ω降至25 Ω或16 Ω。仿真和实测结果均验证了这些效果。例如，在厚度为500 μm的石英基板上实现35 Ω的阻抗要求使用过宽的导体（>1300 μm），这凸显了该技术在紧凑型设计中的优势。我们将这一概念应用于两种紧凑型3 dB/90°耦合器的设计：一种采用阶梯式阻抗结构的CPW，另一种则使用均匀的70 Ω传输线，并通过桥接结构来实现阻抗调节。实验结果与仿真结果高度一致，进一步证明了该方法在先进射频和微波应用中的有效性。