一种基于模式转换的CSIW传输线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于模式转换的CSIW传输线，包括介质基板以及分别设置在介质基板上、下表面的顶层金属层、底层金属层，所述顶层金属层和所述底层金属层的一侧分别上下对应设置有多个开路枝节，所述顶层金属层远离所述开路枝节的一侧设置有长条缝隙，所述长条缝隙远离所述开路枝节的一侧为中心导带。本发明专利技术的基于模式转换的CSIW传输线具有两种传输模式，与传统的CSIW相比，其整体尺寸缩小近一半；且其带宽更宽，插入损耗与回波损耗更好。

A CSIW Transmission Line Based on Mode Conversion

The invention discloses a CSIW transmission line based on mode conversion, which comprises a dielectric substrate and a top metal layer and a bottom metal layer respectively arranged on the upper and lower surfaces of the dielectric substrate. The top metal layer and one side of the bottom metal layer are respectively provided with a plurality of open circuit branches, and the top metal layer is provided with a long gap on the side far from the open circuit branch. The long gap is a central guide belt far from one side of the open branch. The CSIW transmission line based on mode conversion of the invention has two transmission modes. Compared with the traditional CSIW, its overall size is reduced by nearly half, and its bandwidth is wider, insertion loss and echo loss are better.

【技术实现步骤摘要】
一种基于模式转换的CSIW传输线
本专利技术涉及微波传输线
，尤其涉及一种基于模式转换的CSIW传输线。
技术介绍
近些年，微波传输线技术快速发展。继波导、微带线、槽线等传输线相继出现后，一种新型微波传输线基片集成波导(SIW)也相继出现。传统的微带线具有体积小、易于与平面电路集成等优点；但另一方面由于其半开放结构使得微带传输线在频率比较高的时候辐射损耗变得十分大，因此导致微带线在高频时的应用受到限制。传统的矩形波导具有功率容量大、损耗较小等优点，因此在高频时得到广泛应用；但另一方面，由于其体积比较大，在与平面电路集成时会显得十分困难。因此，为了解决这两种缺点，出现了基片集成波导(SIW)这种新型微波传输线。它既具有损耗较小，又具有功率容量大、易于与平面电路集成等优点。因此在频率较高时，基片集成波导(SIW)得到了非常广的应用。基片集成波导的上下铜面由金属通孔相连，因此其在于有源器件集成时会造成短路的现象，而且金属通孔的加工也十分不便，误差很大。所以为了解决上述两个问题，出现了梳状基片集成波导(CSIW)这种新型传输线，它在传输线的两侧用四分之一波长的开路枝节来代替金属通孔。因此与基片集成波导相比，CSIW既易于加工也能和有源器件集成。但是，CSIW传输线在频率较低时可近似为两侧加载枝节的微带传输线，插入损耗波动较大，在高频时又由于高次模的影响其传输性能也十分不理想。因此在这两种因素的影响下，CSIW的传输带宽相对较窄，限制了其应用范围。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于模式转换的CSIW传输线，该传输线具有两种传输模式，且与传统的CSIW相比，其整体尺寸缩小近一半；在同等条件情况下，该传输线与传统的CSIW相比，其带宽更宽，插入损耗与回波损耗更好。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。一种基于模式转换的CSIW传输线，包括介质基板以及分别设置在介质基板上、下表面的顶层金属层、底层金属层，所述顶层金属层和所述底层金属层的一侧分别上下对应设置有多个开路枝节，所述顶层金属层远离所述开路枝节的一侧设置有长条缝隙，所述长条缝隙远离所述开路枝节的一侧为中心导带。本专利技术技术方案的特点和进一步的改进在于：优选的，多个所述开路枝节相互平行且均匀布设。进一步优选的，所述开路枝节的长度为工作频率波长的四分之一。优选的，相邻两个所述开路枝节之间的间距小于所述CSIW传输线的宽度。优选的，所述长条缝隙的宽度满足：w+s>h；式中，w为中心导带的宽度，s为长条缝隙的宽度，h为介质基板的厚度。优选的，所述中心导带的宽度为在8GHz工作频率下工作且阻抗为50Ω的微带线的宽度。优选的，所述长条缝隙的两端还分别设置有与所述长条缝隙相连通的三角形缝隙。本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线的工作频率为3.3-11.8GHz；在3.3-6GHz内，所述CSIW传输线在准TEM模的模式下工作；在8-11.8GHz内，所述CSIW传输线在准TE10模的模式下工作；在6-8GHz内，所述CSIW传输线在过渡模的模式下工作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线具有两种传输模式，相对于传统的CSIW，其具有更长的带宽，插入损耗与回波损耗更好，并且在尺寸方面整体缩小近一半，解决了传统的CSIW因两侧枝节过长而造成的尺寸过大的问题，有利于小型化，拓宽了其应用范围；同时，与SIW传输线相比，易于与有源电路集成且易于加工。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线的一种实施例的正面结构示意图；图2是本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线的一种实施例的背面结构示意图；图3是本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线与相同条件下的半模CSIW的插入损耗参数对比图；其中：1为本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线；2为同等条件下半模CSIW传输线；图4是本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线与相同条件下的半模CSIW的回波损耗参数对比图；其中：1为本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线；2为同等条件下半模CSIW传输线；图5是本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线在准TEM模工作条件下的电场能量分布图；图6是本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线在由准TEM模向准TE10模过渡的过渡模工作条件下的电场能量分布图；图7是本专利技术的基于模式转换的CSIW传输线在准TE10模工作条件下的电场能量分布图；图8是SIW的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术的实施例提供了一种基于模式转换的CSIW传输线，包括介质基板以及分别设置在介质基板上、下表面的顶层金属层、底层金属层；本实施例中金属层为铜层，即在介质基板的上下表面覆盖一层金属铜。参考图1和图2，顶层金属层和底层金属层的一侧分别上下对应设置有多个开路枝节，其中，多个开路枝节相互平行且均匀布设，且开路枝节的长度为工作频率波长的四分之一。开路枝节的作用等效为SIW的金属化通孔，代替了传统的金属柱通孔，因此避免了由金属化通孔造成的加工复杂的问题以及与有源电路集成时短路的问题。本专利技术实施例的顶层金属层的另一侧没有开路枝节，为平滑的金属边缘。参考图1，顶层金属层远离开路枝节的一侧，即没有开路枝节的一侧设置有长条缝隙，长条缝隙远离开路枝节的一侧为中心导带，即顶层金属层没有开路枝节的一侧的边缘为中心导带，该长条缝隙将中心导带与长条缝隙另一侧的CSIW传输部分分隔开形成两部分。在频率较低时，将能量限制在中心导带传输，此时可近似为微带线传输，传输模式近似为准TEM模；当频率升高时，传输能量逐渐从中心导带向传输线两侧蔓延，并逐渐形成准TE10模。本专利技术实施例提供的该基于模式转换的CSIW传输线整体工作在3.3-11.8GHz的频率范围；在3.3-6GHz内，所述CSIW传输线在准TEM模的模式下工作；在8-11.8GHz内，所述CSIW传输线在准TE10模的模式下工作；在6-8GHz内，所述CSIW传输线在过渡模的模式下工作。具体的，本专利技术实施例提供的基于模式转换的CSIW传输线的设计方法如下：步骤1，本专利技术的传输线宽度近似同等条件下的SIW宽度设计(SIW的结构示意图如图8所示)，以对应的SIW宽度经验公式为参考进行仿真优化，并将该宽度除以2，得到本实施例的传输线的宽度a。其中，SIW宽度经验公式如下：式中：Weff为SIW的整体等效有效宽度；w1为SIW的物理尺寸宽度；d1为SIW的金属通孔的直径；s1为SIW的各个金属柱之间的间距。步骤2，以工作频率波长的四分之一长度确定一侧开路枝节的长度l。步骤3，相邻两个开路枝节之间的间距p应该远远小于传输线的宽度a，以保证较低的辐射损耗。经过仿真优化，为了保证整个传输带宽内插入损耗不小于-1.75dB，回波损耗不大于-15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模式转换的CSIW传输线，包括介质基板以及分别设置在介质基板上、下表面的顶层金属层、底层金属层，其特征在于，所述顶层金属层和所述底层金属层的一侧分别上下对应设置有多个开路枝节，所述顶层金属层远离所述开路枝节的一侧设置有长条缝隙，所述长条缝隙远离所述开路枝节的一侧为中心导带。

【技术特征摘要】
1.一种基于模式转换的CSIW传输线，包括介质基板以及分别设置在介质基板上、下表面的顶层金属层、底层金属层，其特征在于，所述顶层金属层和所述底层金属层的一侧分别上下对应设置有多个开路枝节，所述顶层金属层远离所述开路枝节的一侧设置有长条缝隙，所述长条缝隙远离所述开路枝节的一侧为中心导带。2.根据权利要求1所述的基于模式转换的CSIW传输线，其特征在于，多个所述开路枝节相互平行且均匀布设。3.根据权利要求2所述的基于模式转换的CSIW传输线，其特征在于，所述开路枝节的长度为工作频率波长的四分之一。4.根据权利要求1所述的基于模式转换的CSIW传输线，其特征在于，相邻两个所述开路枝节之间的间距小于所述CSIW传输线的宽度。5.根据权利要求1所述的基于模式转换的CSIW传输线，其特征在于，所述长条缝隙的宽度满足：w+s>h；式中，w为中心导带的宽度，s为长条缝隙的宽度，h为介质基板的厚度。6.根据权利要求5所述的基于模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，白峻恺，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61