基于半模基片集成波导的宽带Gysel型功分器制造技术

本发明专利技术提出了一种基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，整体包括由上至下依次分布的上层金属面、中间介质基板、下层金属地板，上层金属面和下层金属地板通过金属开槽连接，构成一个基片集成波导结构和两个半模基片集成波导结构。全模基片集成波导结构的一端与两个半模基片集成波导结构连接，第一端口通过第一上层端口匹配线连接第一过渡线输入到全模基片集成波导结构，而后分两路输出到半模基片集成波导结构，半模基片集成波导结构通过过渡线连接第二上层端口匹配线到分口，半模基片集成波导结构连接传输线到匹配口。本发明专利技术的半模基片集成波导宽带Gysel功分器，使用两级微带隔离后带宽在20dB以上可以达到8％―9％。 1

Broadband Gysel power divider based on half mode substrate integrated waveguide

A wide-band Gysel power divider based on a half mode substrate integrated waveguide is proposed, which consists of an upper metal surface, a medium medium substrate, and a lower metal floor. The upper metal surface and the lower metal floor are connected by a metal slotting to form a substrate integrated waveguide structure and 2.5 mode substrate. Integrated waveguide structure. The one end of the full mode substrate integrated waveguide structure is connected with the 2.5 mode substrate integrated waveguide structure. The first port is connected by the first upper port matching line to the first transition line and input to the full mode substrate integrated waveguide structure, and then two paths are output to the half mode substrate integrated waveguide structure, and the half mode substrate integrated waveguide structure passes through the transition line. Connect the second upper layer port to the split port, and the half mode substrate integrated waveguide structure connects the transmission line to the matching port. The half mode substrate integrated waveguide broadband Gysel power divider of the invention can reach 8% to 9% when the bandwidth of the two stage microstrip isolation is above 20dB. One

【技术实现步骤摘要】
基于半模基片集成波导的宽带Gysel型功分器
本专利技术涉及微波功率分配器
，特别是一种基于半模基片集成波导的宽带Gysel型功分器。
技术介绍
微波功率分配器(功分器)是现代通信系统中的重要组件，广泛应用于微波通信、电子对抗、频率综合和微波测量等系统中。功分器主要用于能量的分配、合成，一般有一个总口，两个以上的分口，按照分口的数量可以分为一分二、一分三、一分四以及一分多；按照分口功率是否完全一样，可以分为等分和不等分两种；按照分口相位是否一样，可以分为等相和不等相两种；按照功率容量可以分为小功率、中功率和高功率等；按照传输线形式可以分为微带型、同轴型、波导型等；按照分口是否隔离可以分为隔离型和不隔离型；按照结构形式可以分为Welkinson(威尔金森)、Gysel(杰塞尔)、分支线、定向耦合器等。最早的Gysel功分器是由Gysel专利技术的，如文献1(“AnewN-waypowerdivider/combinersuitableforhigh-powerapplication,”IEEEMTT-SInt.Microw.Symp.Dig.,1975,75,pp.116-118)所述。此后，在很长一段时间内，传统的Gysel功分器被广泛地运用到工程实际中去。近几年，为了增强带宽人们专利技术了各种各样的Gysel功分器，增强带宽，如文献2(“OptimumDesignofaWidebandTwo-WayGyselPowerDividerWithSourcetoLoadImpedanceMatching”，IEEETransactionsonMicrowaveTechnologyandTechniques,Vol.57,No.9,Sep.2009，pp.2238-2248)；或者文献3(“AbboshA,HeninB.Planarwidebandinphasepowerdivider/combinerusingmodifiedGyselstructure，”MicrowavesAntennas&PropagationIet,2013,Vol.7,No.10,pp.783-787.)。但是这类功分器都是应用微带传输线实现的，功率容量有限。应用基片集成波导即SIW(SubstrateIntegratedWaveguide)这类成熟的设计平台来实现的平面结构，融合了矩形波导和微带线的优点,具有体积小、重量轻、相对带宽较宽的优点，同时可承受较高的功率门限，Q值也比较高，理论和实验均表明这类为了解决上述基片集成波导功分器存在的问题，将基片集成波导沿场分布对称面将其截成两半，利用等效磁壁限制场型变化，提出了半模基片集成波导结构，此后很多应用半模基片集成波导结构功分器被研究设计出来。如文献4(“HalfModeSubstrateIntegratedWaveguide(HMSIW)Multi-wayPowerDivider,”Asia-pacificMicrowaveConference,2007,pp.917-920),文献5("HalfModeSubstrateIntegratedWaveguide(HMSIW)3-dBCoupler."IEEEMicrowave&WirelessComponentsLetters17.1(2007):22-24.)。采用半模基片集成波导结构的功分器易于实现隔离，且尺寸较小，但是大多结构是存在同样的问题，就是隔离电阻位于分臂的中心，直接影响了此类功分器在高功率下的应用。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，解决了在高频电路中基片集成波导功分器无法隔离以及体积较大的问题。实现本专利技术的技术解决方案为：一种基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，包括全模基片集成波导结构、两个半模基片集成波导结构以及七个端口，所述全模基片集成波导结构的一端与两个半模基片集成波导结构的一端连接，所述全模基片集成波导结构的另一端通过第一上层端口匹配线与第一端口连接，其中一个半模基片集成波导结构的半个波长处通过第一传输线与第四端口连接，另一个半模基片集成波导结构的半个波长处通过第一传输线与第五端口连接，第四端口与第五端口构成功分器的匹配口；其中一个半模基片集成波导结构四分之一波长处下方间隔二分之一波长处通过第三传输线与第七端口连接，另一个半模基片集成波导结构四分之一波长处下方间隔二分之一波长处通过第三传输线与第六端口连接；其中一个半模基片集成波导结构的另一端通过第二上层端口匹配线与第三端口连接，另一个半模基片集成波导结构的另一端通过第二上层端口匹配线与第二端口连接，第二端口与第三端口构成功分器的分口；所述第四端口与第五端口通过第二传输线连接，所述第六端口与第七端口通过第四传输线连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术的半模基片集成波导宽带Gysel功分器，使用两级微带隔离后带宽在20dB以上可以达到8％―9％，满足宽带的工程需求；2)本专利技术可以解决微带传输线型功分器的功率容量受限问题；3)本专利技术可以解决基片集成波导功分器的尺寸较大问题；4)本专利技术电路指标相对稳定，同时也可以在生产后进行必要的调试，满足特定条件下的需求。而同现有的半模基片集成波导平面电路来比，由于采用了Gysel电路结构，因此可以承受高功率，不会受到隔离电阻的寄生效应，从而可以工作到很高频率；5)采用常规的PCB单层层印制板制作工艺，简单易行，经济性突出，具有广泛的通用性。下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。附图说明图1为本专利技术基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器的原理图，其中，图1(a)为金属开槽整体开槽构成窄壁，图1(b)为金属开槽分段开槽构成窄壁。图2为本专利技术金属开槽整体开槽构成窄壁的基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器的结果图，图2(a)为本专利技术基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器回波损耗和隔离结果图，图2(b)为本专利技术基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器相位差和幅度分配结果图。图3为本专利技术金属开槽分段开槽构成窄壁的基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器的结果图，图3(a)为本专利技术基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器回波损耗和隔离结果图，图3(b)为本专利技术基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器相位差和幅度分配结果图。具体实施方式结合图1所示，一种基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，包括全模基片集成波导结构1、两个半模基片集成波导结构2以及七个端口，所述全模基片集成波导结构1的一端与两个半模基片集成波导结构2的一端连接，所述全模基片集成波导结构1的另一端通过第一上层端口匹配线8_1与第一端口连接，其中一个半模基片集成波导结构2的半个波长处通过第一传输线9与第四端口连接，另一个半模基片集成波导结构2的半个波长处通过第一传输线9与第五端口连接，第四端口与第五端口构成功分器的匹配口；其中一个半模基片集成波导结构2四分之一波长处下方间隔二分之一波长处通过第三传输线12与第七端口连接，另一个半模基片集成波导结构2四分之一波长处下方间隔二分之一波长处通过第三传输线12与第六端口连接；其中一个半模基片集成波导结构2的另一端通过第二上层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，其特征在于，包括全模基片集成波

【技术特征摘要】
1.一种基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，其特征在于，包括全模基片集成波导结构(1)、两个半模基片集成波导结构(2)以及七个端口，所述全模基片集成波导结构(1)的一端与两个半模基片集成波导结构(2)的一端连接，所述全模基片集成波导结构(1)的另一端通过第一上层端口匹配线(8_1)与第一端口连接，其中一个半模基片集成波导结构(2)的半个波长处通过第一传输线(9)与第四端口连接，另一个半模基片集成波导结构(2)的半个波长处通过第一传输线(9)与第五端口连接，第四端口与第五端口构成功分器的匹配口；其中一个半模基片集成波导结构(2)四分之一波长处下方间隔二分之一波长处通过第三传输线(12)与第七端口连接，另一个半模基片集成波导结构(2)四分之一波长处下方间隔二分之一波长处通过第三传输线(12)与第六端口连接；其中一个半模基片集成波导结构(2)的另一端通过第二上层端口匹配线(8_2)与第三端口连接，另一个半模基片集成波导结构(2)的另一端通过第二上层端口匹配线(8_2)与第二端口连接，第二端口与第三端口构成功分器的分口；所述第四端口与第五端口通过第二传输线(10)连接，所述第六端口与第七端口通过第四传输线(13)连接。2.根据权利要求1所述的基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，其特征在于，所述全模基片集成波导结构(1)包括上层金属面(3)、下层金属地板(5)，上层金属面(3)和下层金属地板(5)通过上层金属面(3)两边的金属开槽(6)或金属化过孔连接。3.根据权利要求1所述的基于半模基片集成波导的宽带Gysel功分器，其特征在于，所述全模基片集成波导结构(1)与第一上层端口匹配线(8_1)的连接处设有第一过渡线(7_1)，所述两个半模基片集成波导结构(2)与第二上层端口匹配线(8_2)的连接处设有第二过渡线(7_2)。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海东，车文荃，王晓青，周一华，栗保明，陈耀慧，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32