一种等长度基片集成波导移相器制造技术

本发明专利技术公开了一种等长度基片集成波导移相器，属于雷达液位计技术领域。它包括实现在基板上的微带线部和SIW本体两部分构成；所述微带线部由第一矩形部、第一过渡部、第二矩形部、第二过渡部依次连接构成，第一过渡部为等腰梯形，第一过渡上下底边的边长分别等于第一矩形部、第二矩形部的宽，第二过渡部为等腰梯形，第二过渡部上底边的边长等于第二矩形部的宽，第二过渡部下底边与SIW本体中部相连。采用等长结构和单层基板的平面结构，具有结构简单，加工难度低，加工成品率高，生产质量稳定；采用等长的平面结构，方便与其他平面型无源和有源电路集成，能够得到广泛使用。

【技术实现步骤摘要】
一种等长度基片集成波导移相器
本专利技术涉及一种等长度基片集成波导移相器，属于雷达液位计

技术介绍
基片集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide,SIW)是一种新型的微波传输线形式，其设计思想来源于传统的波导结构，通过加工在介质基板上的两排金属化通孔，实现类似于金属波导的场传播模式。基片集成波导本身具备了传统金属波导和微带线的优点，方便实现平面电路型的高性能微波毫米波电路结构。移相器是微波毫米波电路和系统的基本元件之一，尤其是在相控阵系统中得到了广泛的应用。为了降低在一些电路设计时的电路复杂度，加快设计过程，在设计复杂馈电网络时，通常需要使用等长度的SIW移相器。据相关文献报道，SIW移相器主要有以下几种实现方法。研究者YuJianCheng等人提出了一种新型的SIW自补偿移相器，他们采用不等宽SIW结构，补偿了原有的SIW延迟线移相器的相移特性，能在一定频段内方便地实现恒定的相移。其设计思路简单，但实现不同的相移量时，移相器的总长度无法一致，无法实现器件尺寸等长度。参见文献YuJianCheng,WeiHong,KeWu,"BroadbandSelf-CompensatingPhaseShifterCombiningDelayLineandEqual-LengthUnequal-WidthPhaser",IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,2010,58(1):203-210。研究者FrédéricParment等人提出了基于不等宽的SIW结构和不等介电常数的SIW结构组合而成的SIW移相器，在Ka频段上实现了宽带补偿SIW移相器。虽然能够实现等长度的不同相移量的移相器，但由于使用了两段不等宽的SIW结构和不等介电常数的SIW结构而使整体结构显得复杂，增加设计难度和工作量。参见文献FrédéricParment,AnthonyGhiotto,Tan-PhuVuong,Jean-MarcDuchamp,KeWu,"DoubleDielectricSlab-LoadedAir-FilledSIWPhaseShiftersforHigh-PerformanceMillimeter-WaveIntegration",IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,2016,64(9):2833-2842。研究人员T.Djerafi基于阵列小孔实现可变的人工介电常数，从而引起相位变化实现移相功能。但是，基于数控铣床的光栅表面和激光微加工，加工难度大。由于在微带线(MS)和较厚的衬底之间存在高阶模，较高的工作频率难以达到。参见文献T.Djerafi,K.Wu,S.O.Tatu,“Substrate-integratedwaveguidephaseshifterwithrod-loadedartificialdielectricslab,”ElectronicsLetters,2015,51(9):707-709。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种等长度基片集成波导移相器，它解决了目前基片集成波导移相器结构较复杂，带宽有限，且不等长的缺点。本专利技术所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：一种等长度基片集成波导移相器，它包括实现在基板上的微带线部和SIW本体两部分构成；所述微带线部由第一矩形部、第一过渡部、第二矩形部、第二过渡部依次连接构成，第一过渡部为等腰梯形，第一过渡上下底边的边长分别等于第一矩形部、第二矩形部的宽，第二过渡部为等腰梯形，第二过渡部上底边的边长等于第二矩形部的宽，第二过渡部下底边与SIW本体中部相连；所述SIW本体在传输方向中线的两侧对称分布两排金属化通孔。作为优选实例，所述第一矩形部的特性阻抗为50Ω。作为优选实例，所述第二矩形部的特性阻抗为108Ω。作为优选实例，所述基板采用Rogers5880介质基板。移相器工作原理：微带线部和SIW本体的传播常数曲线在一定条件下可以视为两条斜率相同，起点不同的直线，即有固定的相位差，因此在选取合适的材料、尺寸下，可以达到稳定移相的功能。制作不同相对相移的移相器，均能够采用等长的移相器结构，使得在设计基于此种移相器的馈电网络时，大大降低整体设计复杂性。本专利技术的有益效果是：(1)采用等长结构和单层基板的平面结构，具有结构简单，加工难度低，加工成品率高，生产质量稳定，带宽相对较宽；(2)采用等长的平面结构，方便与其他平面型无源和有源电路集成，能够得到广泛使用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术实施例的尺寸图；图3为本专利技术实施例中金属化通孔部分的尺寸图；图4为本专利技术实施例移相器的PCB印制板结构图；图5是相对相移为0°移相器的S参数仿真与测试图；图6是相对相移为45°移相器的S参数仿真与测试图；图7是相对相移为90°移相器的S参数仿真与测试图；图8是相对相移为45°、90°移相器的相移仿真与测试图；图9是相对相移为45°、90°移相器幅度不均衡仿真与测试图。图中：基板1，SIW本体2，第一矩形部3，第一过渡部4，第二矩形部5，第二过渡部6，金属化通孔7，金属化匹配通孔701，缩进金属化通孔702。具体实施方式为了对本专利技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图1所示，一种等长度基片集成波导移相器，它包括实现在基板1上的微带线部和SIW本体2两部分构成；微带线部由第一矩形部3、第一过渡部4、第二矩形部5、第二过渡部6依次连接构成，第一过渡部4为等腰梯形，第一过渡4上下底边的边长分别等于第一矩形部3、第二矩形部5的宽，第二过渡部6为等腰梯形，第二过渡部6上底边的边长等于第二矩形部5的宽，第二过渡部6下底边与SIW本体2中部相连；制作相对相移为0°、45°、90°的移相器，均能够采用等长的移相器结构，使得在设计基于此种移相器的馈电网络时，大大降低整体设计复杂性。实施例移相器实现在Rogers5880介质基板上，该基板1的相对介电常数为3.38，基板1厚度为h，基板1上的金属厚度为t。移相器包括5个部分：依次连接的第一矩形部3、第一过渡部4、第二矩形部5、第二过渡部6、SIW本体2；其中，第一矩形部3的特性阻抗为50Ω；第二矩形部5的特性阻抗为108Ω。SIW本体2在传输方向中线的两侧对称分布两排金属化通孔7。如图2、图3所示，图中的物理变量的定义如下：wms，lms分别为特性阻抗50Ω第一矩形部3的宽度和长度，lt1是第一过渡部4的长度，wms1和lms1分别为特性阻抗108Ω第二矩形部5的宽度和长度，wt是第二过渡部6与SIW本体2连接下底边的宽度，lt为第二过渡部6等腰梯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等长度基片集成波导移相器，其特征在于，它包括实现在基板上的微带线部和SIW本体两部分构成；/n所述微带线部由第一矩形部、第一过渡部、第二矩形部、第二过渡部依次连接构成，第一过渡部为等腰梯形，第一过渡上下底边的边长分别等于第一矩形部、第二矩形部的宽，第二过渡部为等腰梯形，第二过渡部上底边的边长等于第二矩形部的宽，第二过渡部下底边与SIW本体中部相连；/n所述SIW本体在传输方向中线的两侧对称分布两排金属化通孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种等长度基片集成波导移相器，其特征在于，它包括实现在基板上的微带线部和SIW本体两部分构成；
所述微带线部由第一矩形部、第一过渡部、第二矩形部、第二过渡部依次连接构成，第一过渡部为等腰梯形，第一过渡上下底边的边长分别等于第一矩形部、第二矩形部的宽，第二过渡部为等腰梯形，第二过渡部上底边的边长等于第二矩形部的宽，第二过渡部下底边与SIW本体中部相连；
所述SIW本体在传输方向中线的两...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀，彭浩，吴源浩，王伟，高世平，吴雪琼，宋丹丹，奚玮君，王三义，赵莹玉，
申请(专利权)人：上海星申仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31