基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器制造技术

本发明专利技术公开了基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器，其包括上层介质板、下层介质板以及间隔介质板；上层介质板的上表面印刷有第一接地金属层，下表面印刷有第一H型耦合微带线，其外侧的上层介质板上印刷有周期性排列的第一矩形金属贴片，其内侧的上层介质板上印刷有周期性排列的第二矩形金属贴片，第一H型耦合微带线的中心位置设有第一缝隙，每一第一矩形金属贴片上设有第一圆形金属过孔，每一第二矩形金属贴片上设有第二圆形金属过孔，第一H型耦合微带线上设有周期性排列的第三圆形金属过孔；下层介质板的下表面印刷有第二接地金属层，上表面的构造与上层介质板的下表面一致。本发明专利技术能够实现宽带宽，较低损耗和较高隔离度。

【技术实现步骤摘要】
基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器
本专利技术涉及天线
，特别是涉及基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器。
技术介绍
定向耦合器是一种重要的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等，耦合器的形式主要包括波导耦合器和微带耦合器。随着5G通信系统的发展，对于微波毫米波设备的频率要求越来越高，然而，传统的矩形波导耦合器和微带耦合器在高频损耗较大，限制了其在高频的应用。基片集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide,SIW)的出现则较好地解决了以上问题，基片集成波导利用金属过孔在介质板中实现波导的场传播模式，结合了传统波导和微带传输线两者的优点，是一种高性能的微波毫米波平面电路。然而，随着频率的增高，基片集成波导的性能也会下降。2009年，一种更适用于高频的波导结构被提出，即间隙波导(GapWaveguide,GW)。间隙波导包括两层结构：PEC(理想电导体)层和PEC/PMC(理想磁导体)层，两层结构被小于1/4波长的空气间隙隔开。在PEC/PMC层中，高阻抗的EBG(ElectromagneticBandGap，电磁场带隙)结构阵列围绕着金属脊，只有准TEM模式的电磁波可以沿着金属脊传播。间隙波导相比其他波导的主要优势是低损耗，不需要电连接，具有良好的金属屏蔽作用。2012年，微带间隙波导被设计出来以满足通信系统小型化的需求。近年来，张晶等学者利用介质板代替了微带间隙波导中的空气间隙，设计出了集成基片间隙波导结构，实现了更稳定的间隙高度和更高的性能。但是，在定向耦合器的应用中，还没有采用集成基片间隙波导结构，目前的定向耦合器存在带宽窄，损耗高和隔离度低的缺点。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器，能够实现宽带宽，较低损耗和较高隔离度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器，包括上层介质板(1)、下层介质板(3)以及设置在所述上层介质板(1)和下层介质板(3)之间的间隔介质板(2)；所述上层介质板(1)的上表面印刷有第一接地金属层(11)，所述上层介质板(1)的下表面印刷有第一H型耦合微带线(12)，在所述第一H型耦合微带线(12)外侧的上层介质板(1)上印刷有周期性排列的第一矩形金属贴片(13)，在所述第一H型耦合微带线(12)内侧的上层介质板(1)上印刷有周期性排列的第二矩形金属贴片(14)，所述第一H型耦合微带线(12)的中心位置设有第一缝隙(15)，每一所述第一矩形金属贴片(13)上设有第一圆形金属过孔(131)，每一所述第二矩形金属贴片(14)上设有第二圆形金属过孔(141)，所述第一H型耦合微带线(12)上设有周期性排列的第三圆形金属过孔(121)；所述下层介质板(3)的下表面印刷有第二接地金属层(31)，所述下层介质板(3)的上表面印刷有第二H型耦合微带线(32)，在所述第二H型耦合微带线(32)外侧的下层介质板(3)上印刷有周期性排列的第三矩形金属贴片(33)，在所述第二H型耦合微带线(32)内侧的下层介质板(3)上印刷有周期性排列的第四矩形金属贴片(34)，所述第二H型耦合微带线(32)的中心位置设有第二缝隙(35)，每一所述第三矩形金属贴片(33)上设有第四圆形金属过孔(331)，每一所述第四矩形金属贴片(34)上设有第五圆形金属过孔(341)，所述第二H型耦合微带线(32)上设有周期性排列的第六圆形金属过孔(321)。优选的，所述上层介质板(1)、间隔介质板(2)和下层介质板(3)粘合在一起。优选的，所述第一缝隙(15)和第二缝隙(35)为矩形。优选的，所述第一H型耦合微带线(12)和第二H型耦合微带线(32)的大小相同且上下对齐。优选的，所述第一矩形金属贴片(13)、第二矩形金属贴片(14)、第三矩形金属贴片(33)与第四矩形金属贴片(34)的大小相同、排列周期相同。优选的，所述第一圆形金属过孔(131)和第二圆形金属过孔(141)的大小相同、排列周期相同；所述第四圆形金属过孔(331)和第五圆形金属过孔(341)的大小相同、排列周期相同。优选的，所述第一圆形金属过孔(131)的直径大于所述第四圆形金属过孔(331)的直径。优选的，所述所述第三圆形金属过孔(121)和第六圆形金属过孔(321)的大小相同、排列周期相同。优选的，所述上层介质板(1)和下层介质板(3)均采用介电常数为3.48、损耗角正切为0.004的介质材料，间隔介质板(2)采用介电常数为2.2、损耗角正切为0.0009介质材料。优选的，所述上层介质板(1)、间隔介质板(2)和下层介质板(3)的长度和宽度相同。区别于现有技术的情况，本专利技术的有益效果是：通过采用三层介质板，其中上层介质板的上表面印刷有接地金属层，下表面印刷有H型耦合微带线，H型耦合微带线的外侧和内侧均印刷有周期性排列的矩形金属贴片，且矩形金属贴片和耦合微带线设有圆形金属过孔，下层介质板的下表面印刷有接地金属层，上表面的结构与上层介质板的下表面的结构一致，间隔介质板分隔上层介质板和下层介质板，通过上述方式，从而能够实现宽带宽，较低损耗和较高隔离度。附图说明图1是本专利技术实施例的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器的结构示意图。图2是图1所示的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器的上层介质板的俯视示意图。图3是图1所示的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器的上层介质板的仰视示意图。图4是图1所示的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器的下层介质板的俯视示意图。图5是图1所示的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器的下层介质板的仰视示意图。图6是图1所示的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器的S参数仿真结果图。图7是图1所示的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器的直通端口与耦合端口的相位差仿真结果图。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，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参阅图1至图5，本专利技术实施例的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器包括上层介质板1、下层介质板3以及设置在上层介质板1和下层介质板3之间的间隔介质板2。上层介质板1的上表面印刷有第一接地金属层11，上层介质板1的下表面印刷有第一H型耦合微带线12，在第一H型耦合微带线12外侧的上层介质板1上印刷有周期性排列的第一矩形金属贴片13，在第一H型耦合微带线12内侧的上层介质板1上印刷有周期性排列的第二矩形金属贴片14，第一H型耦合微带线12的中心位置设有第一缝隙15，每一第一矩形金属贴片13上设有第一圆形金属过孔131，每一第二矩形金属贴片14上设有第二圆形金属过孔141，第一H型耦合微带线12上设有周期性排列的第三圆形金属过孔121。下层介质板3的下表面印刷有第二接地金属层31，下层介质板3的上表面印刷有第二H型耦合微带线32，在第二H型耦合微带线32外侧的下层介质板3上印刷有周期性排列的第三矩形金属贴片3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器，其特征在于，包括上层介质板(1)、下层介质板(3)以及设置在所述上层介质板(1)和下层介质板(3)之间的间隔介质板(2)；所述上层介质板(1)的上表面印刷有第一接地金属层(11)，所述上层介质板(1)的下表面印刷有第一H型耦合微带线(12)，在所述第一H型耦合微带线(12)外侧的上层介质板(1)上印刷有周期性排列的第一矩形金属贴片(13)，在所述第一H型耦合微带线(12)内侧的上层介质板(1)上印刷有周期性排列的第二矩形金属贴片(14)，所述第一H型耦合微带线(12)的中心位置设有第一缝隙(15)，每一所述第一矩形金属贴片(13)上设有第一圆形金属过孔(131)，每一所述第二矩形金属贴片(14)上设有第二圆形金属过孔(141)，所述第一H型耦合微带线(12)上设有周期性排列的第三圆形金属过孔(121)；所述下层介质板(3)的下表面印刷有第二接地金属层(31)，所述下层介质板(3)的上表面印刷有第二H型耦合微带线(32)，在所述第二H型耦合微带线(32)外侧的下层介质板(3)上印刷有周期性排列的第三矩形金属贴片(33)，在所述第二H型耦合微带线(32)内侧的下层介质板(3)上印刷有周期性排列的第四矩形金属贴片(34)，所述第二H型耦合微带线(32)的中心位置设有第二缝隙(35)，每一所述第三矩形金属贴片(33)上设有第四圆形金属过孔(331)，每一所述第四矩形金属贴片(34)上设有第五圆形金属过孔(341)，所述第二H型耦合微带线(32)上设有周期性排列的第六圆形金属过孔(321)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器，其特征在于，包括上层介质板(1)、下层介质板(3)以及设置在所述上层介质板(1)和下层介质板(3)之间的间隔介质板(2)；所述上层介质板(1)的上表面印刷有第一接地金属层(11)，所述上层介质板(1)的下表面印刷有第一H型耦合微带线(12)，在所述第一H型耦合微带线(12)外侧的上层介质板(1)上印刷有周期性排列的第一矩形金属贴片(13)，在所述第一H型耦合微带线(12)内侧的上层介质板(1)上印刷有周期性排列的第二矩形金属贴片(14)，所述第一H型耦合微带线(12)的中心位置设有第一缝隙(15)，每一所述第一矩形金属贴片(13)上设有第一圆形金属过孔(131)，每一所述第二矩形金属贴片(14)上设有第二圆形金属过孔(141)，所述第一H型耦合微带线(12)上设有周期性排列的第三圆形金属过孔(121)；所述下层介质板(3)的下表面印刷有第二接地金属层(31)，所述下层介质板(3)的上表面印刷有第二H型耦合微带线(32)，在所述第二H型耦合微带线(32)外侧的下层介质板(3)上印刷有周期性排列的第三矩形金属贴片(33)，在所述第二H型耦合微带线(32)内侧的下层介质板(3)上印刷有周期性排列的第四矩形金属贴片(34)，所述第二H型耦合微带线(32)的中心位置设有第二缝隙(35)，每一所述第三矩形金属贴片(33)上设有第四圆形金属过孔(331)，每一所述第四矩形金属贴片(34)上设有第五圆形金属过孔(341)，所述第二H型耦合微带线(32)上设有周期性排列的第六圆形金属过孔(321)。2.根据权利要求1所述的基于双脊集成基片间隙波导的定向耦合器，其特征在于，所述上层介质板(1)、间隔介质板(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：申东娅，王珂，林良杰，张秀普，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53