CN102723565B - 一种镜像连接半模基片集成波导十字形功率分配器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种镜像转接半模基片集成波导十字形功率分配器，包括设有金属贴片的介质基片、四条相应的呈十字形轴对称方式构成的单侧开口面支路；其中，每条支路的开口面的一侧设有两排周期性排列的金属孔列，金属孔列与支路的金属贴片之间有一条L形的空气槽；在金属化通孔内壁上设置有金属套，所述金属套与覆于介质基片上表面的金属贴片与下表面的金属贴片连接。本发明具有双侧开放结构、十字形对称等功率输出、尺寸紧凑、集成度高、损耗小、成本低以及易于大规模生产等一系列优点。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及一种毫米波与微波的导波结构，尤其涉及一种镜像连接半模基片集成波导（ITHMSIW）十字形功率分配器。
背景技术
[0002] 在现有的毫米波与微波无源器件设计中，矩形波导作为一种性能优良的导波结构得到了广泛的应用，然而其体积较大、加工精度要求严格、成本高与不易集成的缺陷难以避免。在过去几年中涌现出来的基片集成波导（SIW），在保持了与矩形波导相似的导波特性的基础之上，可以采用标准的印刷电路板（PCB）工艺进行加工，在生产成本、体积以及与平面电路的集成方面做出了重大改进。
随后提出的半模基片集成波导（HMSIW）克服了基片集成波导（SIW）在较低的微波频段（比如X波段、Ku波段）内，存在的尺寸相对较大的不足，进一步缩小了所设计的器件的尺寸。然而半模基片集成波导作为一种单侧开放结构，在设计具有对称结构的微波器件时存在着较大的困难；半模基片集成波导（HMSIW）结构不能实现对称功率分配功能。这为利用半模基片集成波导（HMSIW）结构设计阵列天线的对称馈电网络提出了一个技术问题。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是针对背景技术中涉及的半模基片集成波导（HMSIW）结构不能实现对称功率分配功能，提供一种尺寸小、损耗低、成本低、易集成、性能好的镜像连接半模基片集成波导（ITHMSIW）十字形功率分配器，与半模基片集成波导（HMSIW）采用相同的生产工艺和加工精度且保持相似传输特性。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
一种镜像连接半模基片集成波导十字形功率分配器，包括设有金属贴片的介质基片、四条相应的呈十字形轴对称方式构成的单侧开口面支路；
其中，每条支路的开口面的一侧设有两排周期性排列的金属孔列，金属孔列与支路的金属贴片之间有一条L形的空气槽；
在金属孔列的金属化通孔内壁上设置有金属套，所述金属套与覆于介质基片上表面的金属贴片以及下表面的金属贴片相连接。
进一步的，本发明的镜像连接半模基片集成波导十字形功率分配器，在四条单侧开口面支路中，第一开口面支路的端口为输入端，其余开口面支路的端口为输出端，在整个结构中心位置处有两个用于分流能量的金属化通孔。
优选的，本发明的镜像连接半模基片集成波导十字形功率分配器，金属化通孔的直径为0.5毫米，相邻金属化通孔中心之间的间距为0.8毫米。
优选的，本发明的镜像连接半模基片集成波导十字形功率分配器，两排周期性排列的金属孔列中的内侧金属化通孔列与金属贴片开口边沿之间的距离为6.5毫米。
本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：
1.本发明具有双侧开口面，支持对称输出结构设计；本发明在结构上包含上、下金属贴片、中间的介质层及介质层中连接上、下金属贴片的金属化通孔。这种结构从半模基片集成波导（HMSIW）结构演化而来，保留了半模基片集成波导（HMSIW）固有的低损耗特性，同时由于本发明具有双侧开口面，可以用于具有对称输出方式的微波毫米波器件及电路的结构设计。而半模基片集成波导（HMSIW）仅具有单侧开口面，因此本发明在用半模基片集成波导（HMSIW）设计阵列天线的对称馈电网络及功率分配结构时，不仅具有极低的损耗特性，同时还具有更大的灵活性。
2.低成本；由于本发明仅由单层介质板外加上、下两层金属贴片和中间的金属化通孔构成，所以可以采用目前非常成熟的单层印刷电路板（PCB）生产工艺来生产，成本十分低廉。
3.加工难度低，易于大规模生产；传统的矩形金属波导对加工精度要求非常高，加工难度大，故不可能大规模生产。而本发明采用单层印刷电路板（PCB）生产工艺就可能达到要求的精度并有满意的性能，所以能够大规模生产，加工难度也较低。
4.尺寸小，易于集成；由于本发明可采用单层印刷电路板（PCB）工艺生产，所以可以作为印刷电路板的一部分被集成到大规模电路中去，避免了很多设计上的麻烦。
5.本发明的器件上、下表面均有金属覆盖，抗干扰能力强。
附图说明：
图1是本发明的结构主视图。
图2是本发明的结构侧视图。
图3是本发明的结构后视图。
图4是本发明的金属化通孔的结构示意图。
具体实施方案:
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
如图1结合图2、3所示，本发明包括设有金属贴片2的介质基片1与四条呈十字形轴对称方式构成的单侧开口面第一支路41、第二支路42、第三支路43、第四支路44。以第一支路41为例，其右侧的金属化孔列阻31、32挡住了支路中传输的电磁波，使其不能从支路的右侧流出，而只能从支路的左侧流出，因此称左侧没有金属化的通孔的一边为单侧开口面，“开口”即意味着电磁波可以有流出去的出口。
其中在上述每条支路的开口面的一侧均设有两排周期性排列的金属孔列，如第一支路41包括金属孔列31、32，第二支路42、第三支路、第四支路也分别包括两排周期性排列的金属孔列；周期性排列的金属通孔列可以看成是能够阻挡电磁波的栅栏，就像私家花园外面的金属围栏一样，电磁波不能穿过；此金属孔列与各自支路的金属贴片之间有一条L形的空气槽5，避免电磁直接接触金属化通孔列而产生生硬的反弹，该空气槽实际上起到了在电磁波与金属化通孔列之前的缓冲作用。
其中，每排金属孔列的金属化通孔的直径为0.5毫米，金属化通孔的直径与工作频率有关，频率较低的同类结构，金属化通孔的直径可以大一些，比如1.0毫米，但总体来说，差别不会太多，最多是0.5毫米与2.0毫米之间的差距；
相邻金属化通孔中心之间的间距为0.8毫米，这个也与工作频率有关，频率较低的同类结构，金属化通孔中心距的距离可以大一些，比如2.0毫米，但总体来说，差别不会太多，主要是随着金属化通孔直径的变化而做出相应变化，以避免两个金属化通孔重叠。
两排金属孔列中的内侧金属孔列32与金属贴片开口边沿41之间的距离为6.5毫米，这个距离与工作频率有关，频率较低的同类结构，这个距离可以大一些，这距离的具体的值的选择以使该导引电磁波的结构能够正常通过所要求频率的电磁波而不产生明显性能衰减为准则的。
本发明中，端口21为输入端，端口22、端口23、端口24为输出端，开口面43靠近整个结构中心位置处对称设置有两个用于分流能量的金属化通孔33与金属化通孔34。
如图4所示，在通孔内壁上设置金属套7，并将金属套7与覆于介质基片1上表面的金属贴片2与下表面的金属贴片6连接起来。
Claims (2)
1. 一种镜像连接半模基片集成波导十字形功率分配器，其特征在于：包括设有金属贴片的介质基片、四条相应的呈十字形轴对称方式构成的单侧开口面支路；
其中，每条支路的开口面的一侧设有两排周期性排列的金属孔列，金属孔列与支路的金属贴片之间有一条L形的空气槽；
在金属孔列的金属化通孔内壁上设置有金属套，所述金属套与覆于介质基片上表面的金属贴片以及下表面的金属贴片相连接；
在四条单侧开口面支路中，第一开口面支路的端口为输入端，其余开口面支路的端口为输出端，即四条单侧开口面支路组成双侧开口面，形成对称输出结构；在整个结构中心位置处有两个用于分流能量的金属化通孔；
金属化通孔的直径为0.5毫米，相邻金属化通孔中心之间的间距为0.8毫米。
2.根据权利要求1所述的镜像连接半模基片集成波导十字形功率分配器，其特征在于：两排周期性排列的金属孔列中的内侧金属化通孔列与金属贴片开口边沿之间的距离为6.5毫米。
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