一种双间隙电磁屏蔽系统及其设计方法、微波电路技术方案

本发明专利技术属于微波电子电路技术领域，公开了一种双间隙电磁屏蔽系统及其设计方法、微波电路；设置有：第一金属板、第二金属板；第二金属板背面设置有第二横向和纵向矩形槽，第一金属板与第二金属板之间设置有第一空气间隙，第三金属板与第二金属板之间设置有第二空气间隙；第二金属板置于第一金属板和第三金属板之间；第一金属板和第三金属板是平行的。第二金属板两面的矩形槽的深度在电磁屏蔽结构中心频率百分之一波长到二分之一波长。本发明专利技术双间隙电磁屏蔽结构具有结构紧凑的优点，厚度比较薄，满足了微波毫米波电路对双间隙电磁屏蔽结构小型化的需要。本发明专利技术可以用于改善微波毫米波电路的电接触性能以及抑制电磁辐射。电路的电接触性能以及抑制电磁辐射。电路的电接触性能以及抑制电磁辐射。

【技术实现步骤摘要】
一种双间隙电磁屏蔽系统及其设计方法、微波电路


[0001]本专利技术属于微波电子电路
，尤其涉及一种双间隙电磁屏蔽系统及其设计方法、微波电路。

技术介绍

[0002]目前，最接近的现有技术：微波、毫米波、太赫兹电路对于构成电路的子电路之间的电接触性能有着苛刻的要求。为了获得良好的电接触性能，传统的做法是尽量提高子电路接触面的光滑程度，尽量提高接触面之间的接触压力。在采取上述措施还不能满足电气性能需要的条件下，对接触面进行镀金或者镀银处理。如果仍然不能满足电气性能需要，则需要对接触面进行焊接。
[0003]解决电气接触的另一种有效方法是采用具有空气间隙的电磁屏蔽结构。传统的电磁屏蔽结构为单间隙电磁屏蔽结构，主要由一块金属板和一块具有周期金属柱的人工磁导体表面构成。单间隙电磁屏蔽结构的缺点是需要预先在接触面上铣削出周期性金属柱。对于前期没有设计周期金属柱的微波毫米波电路，需要返厂重新铣削金属柱，成本较高。另一方面，对于内部已经安装了芯片的微波电路返厂重新进行机加工也是不现实的。
[0004]目前，传统的实现双间隙电磁屏蔽的技术路径是将两个单间隙电磁屏蔽结构以背靠背的方式进行简单级联。这种简单级联的方式造成双间隙电磁屏蔽结构的厚度在很多应用背景下无法接受。本专利技术提供的新型双间隙电磁屏蔽结构的厚度仅为传统结构的一半，有效提高了双间隙电磁屏蔽结构的应用范围。
[0005]综上所述，现有技术存在的问题是：
[0006](1)现有的单间隙电磁屏蔽结构的周期性金属柱需要一体化加工到需要接触的两个金属面的其中一个之上，电磁屏蔽结构需要提前设计，后期无法修正。
[0007](2)单间隙电磁屏蔽结构难以应用于对已有微波、毫米波电路进行升级改造，必须重新加工电路，成本较高。
[0008](3)采用背靠背级联两个单间隙电磁屏蔽结构形成双间隙电磁屏蔽的技术方案造成结构厚度太大，在很多应用背景下无法使用。
[0009]解决上述技术问题的难度：本专利技术放弃了传统的采用背靠背级联实现双间隙电磁屏蔽的技术方案，需要对电磁屏蔽理论进行源头创新，为实现新型双间隙电磁屏蔽结构的设计提供理论支持。传统的电磁屏蔽技术是基于良导体表面和人工磁导体表面这一理论基础发展而来。这一理论对于实现单间隙电磁屏蔽有良好的理论指导意义。本专利技术是基于申请人提出的平行板波导内部加载周期性结构来实现电磁屏蔽的全新技术方案，需要较高的理论创新。
[0010]解决上述技术问题的意义：本专利技术双间隙电磁屏蔽结构是基于新的电磁屏蔽理论发展而来。从理论上讲，拓宽了电磁屏蔽理论的理论基础，扩大了其应用范围。从结构上讲，本专利技术双间隙电磁屏蔽结构的厚度降低到基于传统单间隙电磁屏蔽理论的背靠背式双间隙电磁屏蔽结构的一半，为设计新型毫米波电路与系统提供了技术支撑。

技术实现思路

[0011]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种双间隙电磁屏蔽系统及其设计方法、微波电路。
[0012]本专利技术是这样实现的，一种双间隙电磁屏蔽系统，所述双间隙电磁屏蔽系统设置有：
[0013]第一金属板、第二金属板；
[0014]第二金属板背面设置有第二横向和纵向矩形槽，第一金属板与第二金属板之间设置有第一空气间隙，第三金属板与第二金属板之间设置有第二空气间隙；第一和第二空气间隙的厚度分别为h
a1
和h
a2
，随着空气间隙厚度的增加，电磁禁带的频率覆盖范围逐渐降低；
[0015]第二金属板置于第一金属板和第三金属板之间；第一金属板和第三金属板是平行的。
[0016]进一步，所述第二金属板两面的矩形槽的深度在电磁屏蔽结构中心频率百分之一波长到二分之一波长。两面的矩形槽深度分别为d
c1
和d
c2
，随着矩形槽深度的增加，电磁禁带的工作频率会逐渐降低。
[0017]进一步，所述第二金属板上的横向和纵向矩形槽的夹角为30度-150度。电磁禁带的宽度在横向槽和纵向槽的夹角为90度时达到最大，增大或者减小夹角可以减小电磁禁带的频率覆盖范围。
[0018]进一步，所述第二金属板上两面的横向和纵向矩形槽具有滑动对称性，一面的矩形槽处于另一面与其相邻的两个矩形槽的中间位置。
[0019]进一步，所述第二金属板上的横向和纵向矩形槽的切割周期-没有关联。
[0020]进一步，所述第一金属板、第三金属板和第二金属板之间相互接触或存在不大于电磁屏蔽结构中心频率四分之一波长的空气间隙。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种所述的双间隙电磁屏蔽系统的设计方法，所述双间隙电磁屏蔽系统的设计方法包括以下步骤：
[0022]第一步，根据需要选择横向和纵向矩形槽的夹角；
[0023]第二步，确定各个尺寸参数的初始值；矩形槽的深度为电磁屏蔽结构电磁禁带中心频率f0在真空中波长的四分之一；
[0024]第四步，根据应用需要，判断可能存在的空气间隙的厚度；将空气间隙厚度从零增加到该厚度；
[0025]第四步，采用电磁计算软件进行色散特性仿真，具有周期特性的结构采用最小单元进行仿真计算；不具有周期特性的结构采用全尺寸仿真，获得电磁屏蔽结构的电磁禁带频率范围；
[0026]第五步，根据计算所得的电磁禁带范围判断是否满足设计需要；电磁禁带范围的高频边界如果不能覆盖设计所需的频带，应该适当减小矩形槽的深度以及矩形槽的分布周期；电磁禁带的低频边界如果不能覆盖设计所需频带，应该适当增加矩形槽的深度以及矩形槽的分布周期；如果低频边界和高频边界都不能覆盖，应该适当减小空气间隙的厚度；
[0027]第六步，重复第四步-第五步直到符合设计需求。
[0028]进一步，所述双间隙电磁屏蔽系统的设计方法还包括：第一金属板与第二金属板
之间的空气层厚度为h
a1
，第三金属板与第二金属板之间的空气层厚度为h
a2
；第二金属板上横向和纵向的矩形槽宽度分别为w1和w2，周期分别为p1和p2；两面的矩形槽深度分别为d
c1
和d
c2
：
[0029]根据需要选择横向和纵向矩形槽的夹角为30度到150度之间；
[0030]矩形槽的深度为电磁屏蔽结构电磁禁带中心频率f0在真空中波长的四分之一，即d
c1
＝d
c2
＝c/(4f0)，c为电磁波在真空中的传播速度；横向和纵向矩形槽的分布周期初始值与其深度相等，即p1＝p2＝c/(4f0)；矩形槽的宽度的初始值为其周期的四分之一，即w1＝p1/4，w2＝p2/2；空气间隙的厚度初始值为零，即h
a1
＝h
a2
＝0；矩形槽底部距离另一面的厚度应满足保持结构强度的需求，初始值为矩形槽深度的五分之一，即t
m1
＝t
m2
＝d
c1
/5＝d
c2
/5。
[0031]进一步，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
＝p2/2；空气间隙的厚度初始值为零，即h
a1
＝h
a2
＝0；矩形槽底部距离另一面的厚度应满足保持结构强度的需求，初始值为矩形槽深度的五分之一，即t
m1
＝t
m2
＝d
c1
/5＝d
c2
/5。9.如权利要求7所述的双间隙电磁屏蔽系统的设计方法，其特征在于，第一空气间隙和第二空气间隙厚度相同且不为零，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冬全，陈翔，邓敬亚，郭立新，魏兵，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：