一种基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法，包括，基于色散特性分析策略构建分析模型分析EBG三维模型适宜尺寸，控制电磁波传播范围；将双层介质的所述EBG作为基本结构，同时在上层介质中布置微带线，形成微带型GWG结构；利用定向耦合器原理在所述微带线之间添加矩形耦合段作为引导结构，连接所述GWG的微带型四臂以引导所述电磁波定向传输。发明专利技术提出的交叉结是由GWG和中心矩形组合而成，而GWG中的微带四臂和矩形连接形成交叉结构，交叉结可以实现0dB定向耦合器的功能，完成功率的定向分配，具有较好的耦合度、隔离度以及方向性等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法
本专利技术涉及毫米波天线
，尤其涉及一种基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法。
技术介绍
天线作为无线电波接收和发射的设备，在无线电通信、雷达、导航、测控等各种军用和民用无线电系统中起着至关重要的作用，随着电子技术的快速发展，电磁频谱资源愈发紧张，对系统的容量和传输速率的要求也更高，毫米波技术得到了广泛的研究和应用。随着频率的增高，利用微带线、基片集成波导(Substrateintegratedwaveguide,SIW)等传统传输结构设计的天线受到高损耗的影响，将产生效率低等问题。为了改善高频传输线的性能，有学者提出了间隙波导(GWG)这一新型传输结构，在毫米波频段具有宽带、低损耗、易集成等优势。在天线设计方面，GWG既可以用作天线馈电网络，也可以用来实现天线。印刷脊隙波导(PRGW)技术在微波器件的设计中扮演着重要的角色，因为它能够在毫米波应用中发挥重要作用。一些新型的传输结构(如SIW)被开发出来用以减小结构件的尺寸，但是许多这样的设计都存在性能差的问题，带宽窄、隔离度低，体积大、结构复杂等特点，极大限制了在实际中的应用，因此PRGW技术的提出较好的解决了这些缺陷，相比于其他印刷技术，PRGW具有更低的传输损耗。在微波领域，定向耦合器是一种用途广泛的四端口器件，在电子对抗、通信系统、雷达系统以及测试测量仪器中不可或缺。其主要用途有合成和分配功率，扩大功率量程、监视功率和频谱等。主要强调，定向耦合器是一种具有定向传输特性的功率分配器，构成耦合器的两条传输线通过耦合结构连接在一起，可以根据需求设计成不同的功率分配比，是实现功率定向分配与合成的核心无源器件，在现代电子系统中占据着重要地位。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术提供了一种基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法，能够解决EBG单元和微带型之间相互干扰的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括，基于色散特性分析策略构建分析模型分析EBG三维模型适宜尺寸，控制电磁波传播范围；将双层介质的所述EBG作为基本结构，同时在上层介质中布置微带线，形成微带型GWG结构；利用定向耦合器原理在所述微带线之间添加矩形耦合段作为引导结构，连接所述GWG的微带型四臂以引导所述电磁波定向传输。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法的一种优选方案，其中：所述分析模型包括，其中，γ：频率范围指标系数，b：尺寸，θim：色散因子置信度，m：分析置信评价系数，i：常数。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法的一种优选方案，其中：分析设计所述EBG三维模型适宜尺寸包括，控制所需频率范围内的所述电磁波能够传播，而禁止其他频段内的所述电磁波传播。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法的一种优选方案，其中：所述定向耦合器原理包括，将一条传输路径上的能量引导传输至另一个端口。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的一种优选方案，其中：包括，EBG单元，用于在特定频率范围内阻止电磁波的传播而不影响其他频段的所述电磁波传播，形成高阻抗面抑制表面波，其包括双层介质和金属柱，所述双层介质包括空气介质和其他介质，所述金属柱设置于所述空气介质内；微带线连接所述EBG单元与微带型GWG，用于传输所述电磁波。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的一种优选方案，其中：还包括，耦合模块连接90度弯曲的所述微带线，用于形成四臂和矩形组合的交叉耦合结构，且调整耦合矩形段的形状和尺寸能够定向分配功率；过度模块连接于所述耦合模块，用于为测量结构性能提供途径。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的一种优选方案，其中：所述微带线呈90度弯曲状以增大两根平行的所述微带线的耦合空间M。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的一种优选方案，其中：所述耦合空间M为矩形，并划分出耦合输出的台阶性区域。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的一种优选方案，其中：所述耦合空间M的长度为10.38mm，宽度为5.5mm，上下两侧各向内弯曲了三级，所述耦合空间M分别对拐角处进行弯曲处理，且上下边的所述拐角基于圆半径0.6mm进行弯曲，左右边的所述拐角基于圆半径0.515mm进行弯曲。作为本专利技术所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的一种优选方案，其中：还包括，第一级的长度为8mm、宽度为0.25mm，第二级的长度为7.5mm、宽度为0.15mm，第三级的长度为7.16mm、宽度为0.13mm。本专利技术的有益效果：本专利技术方法采用色散特性分析策略构建分析模型对结构尺寸进行合理评价，设计出EBG单元合适的尺寸，使得所需频率范围的电磁波可以传播，而禁止其他频段内的电磁波传播；另一方面，本专利技术提出的交叉结是由GWG和中心矩形组合而成，而GWG中的微带四臂和矩形连接形成交叉结构，交叉结可以实现0dB定向耦合器的功能，完成功率的定向分配，具有较好的耦合度、隔离度以及方向性等性能；同时，基于该传输线，通过对耦合结构的合理改动，实现功率的定向分配，即电磁波从一端口输入，尽可能全部从对角线端口输出，完成耦合度、隔离度和方向性性能较好的交叉结器件设计。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法的流程示意图；图2为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法的色散曲线示意图；图3为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法的双层介质和金属销钉组成的EBG单元示意图；图4为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法的90度弯曲微带型间隙波导结构示意图；图5为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法的矩形连接四臂形成的交叉耦合结构示意图；图6为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法的S参数曲线示意图；图7为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及定向传输设计方法的耦合度曲线示意图；图8为本专利技术一个实施例所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法，其特征在于：包括，/n基于色散特性分析策略构建分析模型分析EBG三维模型适宜尺寸，控制电磁波传播范围；/n将双层介质的所述EBG作为基本结构，同时在上层介质中布置微带线，形成微带型GWG结构；/n利用定向耦合器原理在所述微带线之间添加矩形耦合段作为引导结构，连接所述GWG的微带型四臂以引导所述电磁波定向传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法，其特征在于：包括，
基于色散特性分析策略构建分析模型分析EBG三维模型适宜尺寸，控制电磁波传播范围；
将双层介质的所述EBG作为基本结构，同时在上层介质中布置微带线，形成微带型GWG结构；
利用定向耦合器原理在所述微带线之间添加矩形耦合段作为引导结构，连接所述GWG的微带型四臂以引导所述电磁波定向传输。


2.根据权利要求1所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法，其特征在于：所述分析模型包括，



其中，γ：频率范围指标系数，b：尺寸，θim：色散因子置信度，m：分析置信评价系数，i：常数。


3.根据权利要求1或2所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法，其特征在于：分析设计所述EBG三维模型适宜尺寸包括，
控制所需频率范围内的所述电磁波能够传播，而禁止其他频段内的所述电磁波传播。


4.根据权利要求3所述的基于双层介质的微带型GWG交叉结的定向传输设计方法，其特征在于：所述定向耦合器原理包括，将一条传输路径上的能量引导传输至另一个端口。


5.一种基于双层介质的微带型GWG交叉结，其特征在于：包括，
EBG单元(100)，用于在特定频率范围内阻止电磁波的传播而不影响其他频段的所述电磁波传播，形成高阻抗面抑制表面波，其包括双层介质(101)和金属柱(102)，所述双层介质(101)包括空气介质(101a)和其他介质(101...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，王岩，徐达龙，权双龙，徐文文，徐春燕，
申请(专利权)人：南京理工雷鹰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32