一种计算SIW传输线传输功率的方法技术

本发明专利技术涉及微波、毫米波传输线领域，尤其涉及到基片集成波导(SIW)传输线的功率计算。本发明专利技术通过将SIW传输线的材料参数和结构参数带入所给定的公式中，计算出SIW传输线的传输功率，对于采用SIW传输线进行的器件和电路的设计，在考虑功率容量方面时，本发明专利技术内容具有重要的参考价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波、毫米波传输线领域，尤其涉及到基片集成波导（SIW)传输线的 功率计算。
技术介绍
微波传输线按结构分类主要可以分为平面结构和非平面结构。平面结构的传输 线主要有微带线、带状线、槽线等，这类传输线容易实现电路、器件等的集成化，缺点是功率 小、品质因素低以及随着频率的增加，电磁波的辐射损耗会更严重。非平面结构的传输线主 要有矩形波导、圆波导、同轴线等，这类传输线功率大、品质因数高，缺点是体积较大，难于 实现电路、器件的集成化。SIW传输线是一种平面结构的传输线，但是它同时也兼具了非平 面结构传输线的优点，具有较高的功率容量以及较高的品质因数，且自身并无明显的缺点， 这种传输线很有可能成为下一代主流传输线，因而对SIW传输线的研宄具有十分重要的意 义。 SIW传输线自被提出来以后，就引起了人们的极大关注。在传输线的结构和传输 两大特性方面，人们都已经做了大量研宄。此外，人们已经利用SIW传输线研制出了滤波 器、环行器、放大器、功分器、天线等各种有源与无源器件，SIW传输线的研宄应用也越来越 广泛。除了结构特性和传输特性之外，功率也是在制作电路和器件时我们应该重点考虑的 一个因素，如果施加的功率超出允许范围，就很可能损毁整个电路或器件。功率可分为峰值 功率和传输功率，传输功率低于峰值功率，为了能够保证电路或器件的正常工作，对其施加 的功率就不能超过其传输功率。 SIW又被称为平面化的矩形波导，它与矩形波导有着非常紧密的联系。在结构方 面，SIW是一种三层的或者更多层的周期性结构，介质波导是一种单层的结构，SIW结构尺 寸的设定需要借助于矩形波导；在电磁波的传输方面，SIW与矩形波导具有相同的工作主 模以及相似的电场与磁场分布。因而我们很自然地想到把矩形波导的功率计算公式用于 SIW，但是由于结构上的差异，这种方法未能行得通，而分析微带线、带状线、同轴线等传输 线功率的方法也同样不适用于SIW传输线，目前关于SIW传输线功率分析的论述则非常少， 因而急需一种能够分析计算SIW传输功率的方法，用于指导SIW传输线设计时在功率方面 的考量。
技术实现思路
针对上述存在问题或不足，本专利技术提供了一种计算SIW传输线传输功率的方法， 通过该方法，可以计算出SIW传输线所能允许的最大传输功率。 其具体步骤为： 步骤一、SIW传输线衰减常数a的计算，它包括导体衰减常数a。和介质衰减常数 ad，a = ac+ad〇 导体衰减常数的计算公式如下：【主权项】1. 一种计算基片集成波导传输线传输功率的方法，其具体步骤为： 步骤一、SIW传输线衰减常数a的计算，它包括导体衰减常数a。和介质衰减常数a d， a = ac+ad， 导体衰减常数的计算公式如下：式中艮和〇分别为金属层的表面电阻和电导率，w和b分别为SIW传输线的宽度和高 度，A为工作频率下的波长，f为工作频率，y为磁导率， 介质衰减常数a d的计算公式如下：式中tan S为介质材料的损耗正切值； 步骤二、换热系数的计算，SIW传输线的散热包括对流散热和热辐射散热，对流散热的 换热系数计算公式如下： 加热面朝上冷却面朝下时的换热系数11。±:加热面朝下冷却面朝上时的换热系数h。^式中1；为SIW传输线在保证正常工作时所能够承受的最高温度，T "为与SIW传输线进 行热交换的环境温度； 热辐射情况下的换热系数hy式中常数T = 5.669XKT8w/m2*K4,常数I表示辐射面的辐射系数； 步骤三、SIW传输线传输功率的计算，把步骤一和二中计算出的衰减常数和换热系数代 入式（7)中计算SIW的传输功率，SIW传输线的尺寸满足下面关系式a = w-d2/0. 95 ? s，其中a为矩形波导的宽度，d和 S分别为SIW通孔的直径和孔间距，a和工作频率f又满足关系式分别为介质材料的磁导率和介电常数，因而式（7)可改写为式（8)2.如权利要求1所述计算基片集成波导传输线传输功率的方法，其特征在于： 所述SIW传输线的通孔直径d = 0. 1人，s = 2d，式⑶为【专利摘要】本专利技术涉及微波、毫米波传输线领域，尤其涉及到基片集成波导(SIW)传输线的功率计算。本专利技术通过将SIW传输线的材料参数和结构参数带入所给定的公式中，计算出SIW传输线的传输功率，对于采用SIW传输线进行的器件和电路的设计，在考虑功率容量方面时，本
技术实现思路
具有重要的参考价值。【IPC分类】G06F17-50【公开号】CN104820740【申请号】CN201510201164【专利技术人】汪晓光, 朱帅, 陈良, 谢海岩, 邓龙江, 谢建良, 梁迪飞 【申请人】电子科技大学【公开日】2015年8月5日【申请日】2015年4月24日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算基片集成波导传输线传输功率的方法，其具体步骤为：步骤一、SIW传输线衰减常数α的计算，它包括导体衰减常数αc和介质衰减常数αd，α＝αc+αd，导体衰减常数的计算公式如下：αc=Rs120πb1+2bw(λ2w)21-(λ2w)2---(1)]]>其中Rs==πfμ/σ---(2)]]>式中Rs和σ分别为金属层的表面电阻和电导率，w和b分别为SIW传输线的宽度和高度，λ为工作频率下的波长，f为工作频率，μ为磁导率，介质衰减常数αd的计算公式如下：αd=πλtanδ1-(λ2w)2---(3)]]>式中tanδ为介质材料的损耗正切值；步骤二、换热系数的计算，SIW传输线的散热包括对流散热和热辐射散热，对流散热的换热系数计算公式如下：加热面朝上冷却面朝下时的换热系数hc上：加热面朝下冷却面朝上时的换热系数hc下：式中Tw为SIW传输线在保证正常工作时所能够承受的最高温度，T∞为与SIW传输线进行热交换的环境温度；热辐射情况下的换热系数hr：hr=ξτ(Tw+T∞)(Tw2+T∞2)---(6)]]>式中常数τ＝5.669×10‑8w/m2·K4，常数ξ表示辐射面的辐射系数；步骤三、SIW传输线传输功率的计算，把步骤一和二中计算出的衰减常数和换热系数代入式(7)中计算SIW的传输功率，SIW传输线的尺寸满足下面关系式a＝w‑d2/0.95·s，其中a为矩形波导的宽度，d和s分别为SIW通孔的直径和孔间距，a和工作频率f又满足关系式μ和ε分别为介质材料的磁导率和介电常数，因而式(7)可改写为式(8)...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓光，朱帅，陈良，谢海岩，邓龙江，谢建良，梁迪飞，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51