衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环制造技术

本实用新型专利技术公开了一种衬底集成波导高隔离Ｈ面３分贝混合环。它在介质基板上设置由金属柱组成混合环的外环，在该外环上分别设置输入端口、第一输出端口、第二输出端口和隔离端口，所述的各个端口由设置在介质基板上的两排金属柱组成的矩形波导构成；在外环的中间设置中心金属柱，该中心金属柱的外壁构成混合环的内环，在所述的中心金属柱四周外且在输入端口、第一输出端口、第二输出端口和隔离端口的中心轴线上设置四个阻抗匹配金属柱。本实用新型专利技术具有功率分配特性好、隔离度高，体积小、重量轻、易于和其他的平面微波毫米波电路集成的显著优点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 一
本技术涉及一种微波毫米波混合集成电路和毫米波集成电路中的功率分配器件，特别是一种衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环。二
技术介绍
3dB混合环是很多微波毫米波系统中的一个重要部件，起着功率分配和功率合成的作用。常用的混合环均设计在矩形波导或者微带线上。矩形波导具有损耗小，承受功率容量大，Q值高等优点，但体积大，难以与平面电路集成，而现代技术的发展则对小型化、集成化具有相当高的要求。微带线具有体积小、重量轻、易于集成等优点，但是其功率容量小，Q值低，因而在某些方面的应用受到一定的局限。对此，有人提出一种衬底集成矩形波导，即通过加工在微带衬底上的两排金属柱，把矩形波导制作到微带衬底上。这种传输线融合了矩形波导和微带线的优点，不仅体积小，重量轻，可承受较高的功率门限，而且Q值也较高。目前，已经有一些微波毫米波的无源或者有源器件被设计在这种新型传输线上，理论和实验均表明这些器件具有非常突出的特点，兼具矩形波导器件和微带器件的双重优点，因而在微波毫米波混合集成电路以及毫米波集成电路(MMIC)中得到了很大的应用，如“Low cost microwave oscillator usingsubstrate integrated waveguide cavity”，IEEE Microwave and Wireless Comp.Lett.，Vol.13，No.2，2003，pp.48-50以及“Simulation and experiment on SIWslot array antennas，”IEEE Microwave and Wireless Comp.Lett.，Vol.14，No.9，2004，pp446-448。但迄今为止，尚无人用这种平台来设计矩形波导式3dB混合环。三
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种不仅功率分配特性好、隔离度高，而且体积小、重量轻、易于和其他的平面微波毫米波电路集成的衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环。实现本技术目的的技术解决方案为一种衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，在介质基板上设置由金属柱组成混合环的外环，在该外环上分别设置输入端口、第一输出端口、第二输出端口和隔离端口，所述的各个端口由设置在介质基板上的两排金属柱组成的矩形波导构成；在外环的中间设置中心金属柱，该中心金属柱的外壁构成混合环的内环，在所述的中心金属柱四周外且在输入端口、第一输出端口、第二输出端口和隔离端口的中心轴线上设置四个阻抗匹配金属柱。本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，在输入端口、第一输出端口、第二输出端口和隔离端口的各端口分别连接一个锥形变换器，该锥形变换器连接微带线。本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，介电常数为2.33的介质基板的厚度为0.254mm，到微带线的锥形变换器的宽边为2.445mm，窄边为0.711mm，长度为5.832mm；微带线的宽度为0.711mm，长度10mm。本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，介电常数为2.33的介质基板的厚度为0.254mm，混合环的外环直径为19.548mm，混合环的内环直径为6.412mm。本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，矩形波导的金属柱的直径为0.508mm，相邻两金属柱之间的间距为0.89mm，两排金属柱之间的间距为5.347mm。本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，输入端口、第一输出端口、第二输出端口和隔离端口的各端口宽度为5.347mm，输入端口与第一输出端口和第二输出端口之间的距离分别为11.327mm，隔离端口与第一输出端口和第二输出端口之间的距离分别为6.796mm。本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，中心金属柱的直径为6.412mm，设置在中心金属柱外的四个阻抗匹配金属柱的直径为0.508mm，各自距混合环中心的距离为4.506mm。与现有技术相比，本技术具有如下显著优点(1)把常规的H面矩形波导混合环设计到微带衬底上，从而融合了传统的矩形波导和微带线的双重优点，体积和重量均大大减小，仅为传统矩形波导混合环的十分之一，并具有较高的Q值；(2)其平面结构易于和其他平面电路或系统连接，到微带和共面波导的过渡可以很方便地设计出来；(3)微带线的变换和衬底集成波导的H面混合环共用同一介质衬底，具有较高程度的集成性，加工简单，成本低；(4)在12％的带宽内，回波损耗低于15dB，两输出端口的插入损耗低于0.3dB，隔离高达35dB。四附图说明图1是本技术的衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环的示意图。图2是本技术的衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环从衬底集成矩形波导混合环到微带线的过渡变换结构的示意图。五具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细说明。结合图1，本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，在介质基板1上设置由金属柱组成混合环的外环2，在该外环2上分别设置输入端口3、第一输出端口4、第二输出端口5和隔离端口6，所述的各个端口由设置在介质基板1上的两排金属柱组成的矩形波导7、8、9、10构成；在外环2的中间设置中心金属柱11，该中心金属柱11的外壁构成混合环的内环，在所述的中心金属柱11四周外且在输入端口3、第一输出端口4、第二输出端口5和隔离端口6的中心轴线上设置四个阻抗匹配金属柱12、13、14、15。其中，介电常数为2.33的介质基板1的厚度为0.254mm，混合环的外环2直径为19.548mm，混合环的内环直径为6.412mm。矩形波导7、8、9、10的金属柱的直径为0.508mm，相邻两金属柱之间的间距为0.89mm，两排金属柱之间的间距为5.347mm。输入端口3、第一输出端口4、第二输出端口5和隔离端口6的各端口宽度为5.347mm，输入端口3与第一输出端口4和第二输出端口5之间的距离分别为11.327mm，隔离端口6与第一输出端口4和第二输出端口5之间的距离分别为6.796mm。中心金属柱11的直径为6.412mm，设置在中心金属柱11外的四个阻抗匹配金属柱12、13、14、15的直径为0.508mm，各自距混合环中心的距离为4.506mm。为了便于和其他平面电路和系统连接，在上述结构的输入端口3、第一输出端口4、第二输出端口5和隔离端口6的各端口分别连接一个到微带线的锥形变换器16，该锥形变换器16连接微带线17，该微带线17为50欧姆的微带线。其中，介电常数为2.33的介质基板1的厚度为0.254mm，锥形变换器16的宽边为2.445mm，窄边为0.711mm，长度为5.832mm；微带线17的宽度为0.711mm，长度10mm。用矢量网络分析仪HP8510C测试的结果表明本技术衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环提出的新型衬底集成矩形波导H面3分贝混合环在12％的带宽内，回波损耗低于15dB，两输出端口的插入损耗低于0.3dB，隔离高达35dB。总体积(含微带转换)为40mm*40mm*0.254mm，重量不足100克。权利要求1.一种衬底集成波导高隔离H面3分贝混合环，其特征在于在介质基板上设置由金属柱组成混合环的外环，在该外环上分别设置输入端口、第一输出端口、第二输出端口口隔离端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底集成波导高隔离Ｈ面３分贝混合环，其特征在于在介质基板［１］上设置由金属柱组成混合环的外环［２］，在该外环［２］上分别设置输入端口［３］、第一输出端口［４］、第二输出端口［５］和隔离端口［６］，所述的各个端口由设置在介质基板［１］上的两排金属柱组成的矩形波导［７，８，９，１０］构成；在外环［２］的中间设置中心金属柱［１１］，该中心金属柱［１１］的外壁构成混合环的内环，在所述的中心金属柱［１１］四周外且在输入端口［３］、第一输出端口［４］、第二输出端口［５］和隔离端口［６］的中心轴线上设置四个阻抗匹配金属柱［１２，１３，１４，１５］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：车文荃，邓宽，吴柯，王剑光，姬晓靓，符兵，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：84[]