CN106410344B - 一种新型基片集成间隙波导结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型基片集成间隙波导结构,属于电子技术领域。其中:介质板(1)的上表面涂有金属层;介质板(1)的下表面涂有金属圆形贴片(4),下表面的中间位置有微带线(6);在介质板(1)的中间位置打一排周期性的过孔(5),过孔(5)和微带线(6)组成微带脊结构(5、6);周期性的过孔(3)和附在其下的金属圆形贴片(4)组成EBG结构(3、4),EBG结构(3、4)对称位于微带脊(5、6)的两侧;在介质板(2)上表面中间位置有微带线(9)和渐变线(7、8),介质板(2)下表面涂有金属层。本发明基片集成间隙波导结构具有尺寸小,结构简单,易集成,宽带宽,低损耗和结构稳定等优点。
Description
技术领域
本发明涉及基片集成间隙波导结构,属于电子技术领域。
背景技术
随着电子技术领域的高速发展,波导元件的小型化已成为一种趋势。间隙波导作为标准的金属波导的一个平面化解决方案被提出来。目前,已经有三种结构的间隙波导:微带间隙线波导、脊凹槽波导和脊间隙波导。微带间隙波导传输频带较窄;脊凹槽波导不太便于推广;脊间隙波导带宽较宽,无空腔谐振,不需要封装,但不便于集成。
近年来,由于基片集成波导(SIW)具有低剖面、小尺寸和易于平面集成等特性,使之在无源器件设计中得到了广泛的应用,出现了大量基于SIW的滤波器、功分器、天线及直线阵列。但是,基片集成波导(SIW)在工作频带内会引起非常高的特性阻抗,这样就会与电路***发生冲突,因此需要一个复杂的过渡结构来实现阻抗匹配。
如果将上述的脊间隙波导和基片集成波导(SIW)结合在一起,无疑可以解决脊间隙波导的集成问题,若能同时实现稳定的特性阻抗,则不需要复杂的过渡结构。本发明首次将脊间隙波导和基片集成波导(SIW)结合,提出了一种新型基片集成间隙波导结构,解决了脊间隙波导的集成问题以及基片集成波导(SIW)的阻抗匹配问题。
本发明设计的一种新型基片集成间隙波导结构,经文献检索,未见与本发明相同的公开报道。
发明内容
本发明针对背景技术存在的缺陷,设计出一种基片集成间隙波导结构。
本发明的基片集成间隙波导结构如图1所示,包括:第一介质板(1),第二介质板(2),第一金属过孔(3),第二金属过孔(5),金属圆形贴片(4),第一微带线(6),第二微带线(9)和渐变线(7、8);其中:
a.第一介质板(1)为长方体,也称为过孔层介质板;在第一介质板(1)的上表面涂有金属层;第一介质板(1)的下表面涂有金属圆形贴片(4),下表面的中间位置有第一微带线(6);在第一介质板(1)的中间位置打一排周期性的第二金属过孔(5),第二金属过孔(5)和第一微带线(6)组成微带脊结构(5、6);在第二金属过孔(5)的两侧分别打3排周期性的第一金属过孔(3);周期性的第一金属过孔(3)和附在其下的金属圆形贴片(4)组成EBG结构(3、4),EBG结构(3、4)对称位于微带脊(5、6)的两侧;第二金属过孔(5)的周期比EBG结构(3、4)的周期略大;
b.第二介质板(2)为长方体,也称为间隙层介质板;在第二介质板(2)上表面中间位置有第二微带线(9)和渐变线(7、8),第二介质板(2)下表面涂有金属层;
c.第一介质板(1)与第二介质板(2)粘合在一起,粘和时第一介质板(1)下表面的第一微带线(6)与第二介质板(2)上表面的第二微带线(9)重合;
如上所述第一介质板(1)与第二介质板(2)粘和在一起形成本发明的基片集成间隙波导结构。
如上所述第一介质板(1)与第二介质板(2)使用不同的介质材料,第一介质板(1)的介电常数大于第二介质板(2)的介电常数,以降低工作频率和***损耗;第二介质板(2)用做间隙层,实现了稳定的间隙高度;第二介质板(2)上表面中间位置放置的渐变线(7、8)使基片集成间隙波导的特性阻抗随频率变化保持稳定,便于集成;
如上所述的EBG结构(3、4)在谐振频率附近表现为高阻状态,而且对入射电磁波具有同相反射作用,可以防止能量外泄,避免外部电磁场的干扰。
如上所述的基片集成间隙波导具有准TEM模式,可实现更简单的传输以及更好的性能。
本发明与现有技术相比,具有如下优点:
1、具有小尺寸,低剖面,易集成,易加工,制造成本低;
2、低损耗,结构稳定,传输性能好;
3、具有较宽的工作带宽,工作频率范围为25.4GHz-48.77GHz。
附图说明
图1为本发明基片集成间隙波导结构示意图。
图2为本发明过孔层第一介质板(1)的上表面图。
图3为本发明过孔层第一介质板(1)的下表面图。
图4为本发明间隙层第二介质板(2)的上表面图。
图5为本发明间隙层第二介质板(2)的下表面图。
图6为本发明基片集成间隙波导结构正视图。
图7为本发明基片集成间隙波导的S11和S21仿真和测试图。
图8为本发明基片集成间隙波导的S21仿真和测试图。
具体实施方式
本发明的基片集成间隙波导结构如图1所示,包括:第一介质板(1),第二介质板(2),第一金属过孔(3),第二金属过孔(5),金属圆形贴片(4),第一微带线(6),第二微带线(9)和渐变线(7、8);其中:
a.第一介质板(1)为长方体,也称为过孔层介质板;在第一介质板(1)的上表面涂有金属层;第一介质板(1)的下表面涂有金属圆形贴片(4),下表面的中间位置有第一微带线(6);在第一介质板(1)的中间位置打一排周期性的第二金属过孔(5),第二金属过孔(5)和第一微带线(6)组成微带脊结构(5、6);在第二金属过孔(5)的两侧分别打3排周期性的第一金属过孔(3);周期性的第一金属过孔(3)和附在其下的金属圆形贴片(4)组成EBG结构(3、4),EBG结构(3、4)对称位于微带脊(5、6)的两侧;第二金属过孔(5)的周期比EBG结构(3、4)的周期略大;
b.第二介质板(2)为长方体,也称为间隙层介质板;在第二介质板(2)上表面中间位置有第二微带线(9)和渐变线(7、8),第二介质板(2)下表面涂有金属层;
c.第一介质板(1)与第二介质板(2)粘合在一起,粘和时第一介质板(1)下表面的第一微带线(6)与第二介质板(2)上表面的第二微带线(9)重合;
如上所述第一介质板(1)与第二介质板(2)粘和在一起形成本发明的基片集成间隙波导结构。
如上所述第一介质板(1)与第二介质板(2)使用不同的介质材料,第一介质板(1)的介电常数大于第二介质板(2)的介电常数,以降低工作频率和***损耗;第二介质板(2)用做间隙层,实现了稳定的间隙高度;第二介质板(2)上表面中间位置放置的渐变线(7、8)使基片集成间隙波导的特性阻抗随频率变化保持稳定,便于集成;
如上所述的EBG结构(3、4)在谐振频率附近表现为高阻状态,而且对入射电磁波具有同相反射作用,可以防止能量外泄,避免外部电磁场的干扰。
如上所述的基片集成间隙波导具有准TEM模式,可实现更简单的传输以及更好的性能。
本发明基片集成间隙波导结构具有很好的紧凑性,第一介质板(1)采用介电常数为6.15、损耗角正切为0.0027的RT/Duroid 6006介质材料,尺寸为19.184mm*9.088mm*0.635mm,第二介质板(2)采用介电常数为2.94和损耗角正切为0.0012的RT/Duroid 6002介质材料,尺寸为26.984mm*9.088mm*0.254mm。图6和图7所示的仿真和测试结果表明,在毫米波频段25.40GHz-48.77GHz内,本发明的基片集成间隙波导具有S11小于-15dB,大部分小于-20dB的阻抗特性,和S21大于-1.2dB,大部分大于-0.6dB的传输特性,是一种尺寸小、结构简单、便于集成的宽带低耗基片集成间隙波导。
Claims (4)
1.一种基片集成间隙波导结构,包括:第一介质板(1),第二介质板(2),第一金属过孔(3),第二金属过孔(5),金属圆形贴片(4),第一微带线(6),第二微带线(9),和渐变线(7、8);其中:
a.第一介质板(1)为长方体,也称为过孔层介质板;在第一介质板(1)的上表面涂有金属层;第一介质板(1)的下表面涂有金属圆形贴片(4),下表面的中间位置有第一微带线(6);在第一介质板(1)的中间位置打一排周期性的第二金属过孔(5),第二金属过孔(5)和第一微带线(6)组成微带脊结构(5、6);在第二金属过孔(5)的两侧分别打3排周期性的第一金属过孔(3);周期性的第一金属过孔(3)和附在其下的金属圆形贴片(4)组成EBG结构(3、4),EBG结构(3、4)对称位于微带脊(5、6)的两侧;第二金属过孔(5)的周期比EBG结构(3、4)的周期略大;
b.第二介质板(2)为长方体,也称为间隙层介质板;在第二介质板(2)上表面中间位置有第二微带线(9)和渐变线(7、8),第二介质板(2)下表面涂有金属层;
c.第一介质板(1)与第二介质板(2)由粘合在一起,粘和时第一介质板(1)下表面的第一微带线(6)与第二介质板(2)上表面的第二微带线(9)重合。
2.根据权利要求1所述的一种基片集成间隙波导结构,其特征在于:第一介质板(1)与第二介质板(2)使用不同的介质材料,第一介质板(1)的介电常数大于第二介质板(2)的介电常数;第二介质板(2)用做间隙层,使基片集成间隙波导具有稳定的间隙高度;第二介质板(2)上表面中间位置放置的渐变线(7、8)使基片集成间隙波导的特性阻抗随频率变化保持稳定,便于集成。
3.根据权利要求1所述的一种基片集成间隙波导结构,其特征在于:所述的EBG结构(3、4)在谐振频率附近表现为高阻状态,而且对入射电磁波具有同相反射作用,可以防止能量外泄,避免外部电磁场的干扰。
4.根据权利要求1所述的一种基片集成间隙波导结构,其特征在于:所述的基片集成间隙波导具有准TEM传输模式。
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