本发明专利技术公开了一种基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构，包括：上层是通过多层印刷电路板技术加工而成的输入输出端口的介质馈电层，由微带线和非等宽基片集成波导谐振腔组成；下层是通过多层印刷电路板技术加工和机械加工制成的而成的微带脊间隙波导传输层，所述的微带脊间隙波导传输线层由上中下三层平面结构组成：上层是具有两个矩形耦合缝隙的金属接地面，中间层是包含微带线和金属化过孔的金属微带脊线，以及围绕在金属微带脊线周围的蘑菇型阵列，最下层是通过机械加工而成的封闭金属腔体。整个过渡转换结构体积小、质量轻，集成度高，在工作带宽内实现宽频带和低损耗传输。本申请可广泛应用于电磁场与微波技术领域。波技术领域。波技术领域。
【技术实现步骤摘要】
基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构
[0001]本专利技术涉及电磁场与微波
，尤其涉及一种基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构。
技术介绍
[0002]近年来，随着现代无线通信系统对传输速率要求的提高，满足信号高速传输的毫米波技术正在迅速发展；微波波段范围为0
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30GHz，毫米波波段的范围为30GHz到300GHz，相比之下，毫米波频谱资源更丰富，可开发空间更大。同时，随着工作频率的提高，电磁波的波长相应减小，使得天线等无源器件趋向于小型化和集成化。因此，毫米波技术被广泛应用于多种短距离通信传播场景中。2008年，P.
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S.Kildal基于电磁带隙结构的禁带特性提出了脊间隙波导结构，脊间隙波导结构主要由上下两层金属板之间的电磁带隙结构组成，电磁带隙结构的禁带特性阻止电磁波向两侧传播而沿着中间的金属脊传播，且间隙波导的电磁波是在空气中传播，所以大大减少了介质损耗，并且由于空气间隙的存在，上下层金属无需紧密的电接触，大大降低了加工难度。电磁带隙结构也使得其工作带宽比普通的波导结构更宽，非常适合毫米波波段内对带宽要求更高的器件设计。电磁带隙结构之间除了使用金属脊外，后来出现的槽和微带线等导体也引起了广泛研究，并实现了具有优秀性能的各类毫米波器件。为了在单片微波集成电路(MMIC，Monolithic Microwave Integrated Circuit)中与其他有源器件互连封装，研究低损耗的间隙波导到微带线的过渡结构尤为重要。
技术实现思路
[0003]为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构，包括：上层介质基板、带有耦合窗口的接地层、下层介质基板、空气层和金属腔体；
[0006]所述上层介质基板包括输入微带线、输出微带线、输入锥形微带线、输出锥形微带线、基板集成波导谐振腔、金属贴片层，所述输入微带线连接所述输入锥形微带线，所述输入锥形微带线与所述金属贴片层相连，所述输出微带线连接所述输出锥形微带线，所述输出锥形微带线与所述金属贴片层相连；
[0007]所述基板集成波导谐振腔包括第一金属化过孔、第二金属化过孔、第三金属化过孔、第四金属化过孔、第五金属化过孔，所述第一金属化过孔、第二金属化过孔和第三金属化过孔构成第一谐振腔体，所述第三金属化过孔、第四金属化过孔和第五金属化过孔构成第二谐振腔；
[0008]所述带有耦合窗口的接地层位于所述上层介质基板和所述下层介质基板之间；
[0009]所述下层介质基板包括金属微带脊线结构、微带探针过渡转换结构、左右蘑菇型阵列、中心蘑菇型阵列；所述金属微带脊线结构包括多个金属圆柱单元和第一金属微带线，
所述金属圆柱单元上下两端与所述第一金属微带线和所述带有耦合窗口的接地层相连；所述微带探针过渡转换结构由第二金属微带线和左右蘑菇型阵列组成，所述左右蘑菇型阵列和中心蘑菇型阵列包括多个金属蘑菇型单元，每个金属蘑菇型单元包括一个圆形金属贴片层和位于圆形金属贴片层上方与圆形金属贴片层相连的圆形金属通孔，所述金属蘑菇型单元上的圆形金属通孔与所述带有耦合窗口的接地层相连，所述下层介质基板位于所述接地层和所述空气层之间；
[0010]所述空气层位于所述下层介质基板和所述金属腔体之间，所述空气层的高度小于工作电磁波的四分之一波长；
[0011]所述金属腔体包括两个矩形金属臂构成凹槽，槽内为空气层，对整个结构进行封装。
[0012]进一步地，所述输入微带线和输出微带线参数为50欧姆，输入锥形微带线连接输入微带线和金属贴片层，输出锥形微带线连接金属贴片层和输出微带线。
[0013]进一步地，所述第一金属化过孔、第二金属化过孔、第三金属化过孔和第四金属化过孔均对称地分布在谐振腔体的两侧，且不同类的金属化过孔到达谐振腔体的距离不同；在对称的其中一侧，同一类的金属化过孔包括2个，且2个金属化过孔到达谐振腔体的距离不同；
[0014]所述第五金属化过孔位于第二谐振腔体的第三侧，与谐振腔体的对称轴垂直，所述第五金属化过孔包括两排平行的属化过孔。
[0015]进一步地，所述带有耦合窗口的接地层包括两个大小相同且对称分布的矩形耦合缝隙，所述矩形耦合缝隙位于第二谐振腔的下方，所述第一金属化过孔、第二金属化过孔、第三金属化过孔、第四金属化过孔、第五金属化过孔与所述的金属贴片层均与带有耦合窗口的接地层相连。
[0016]进一步地，所述微带探针过渡转换结构包含的第二金属微带线宽度和所述金属微带脊线结构的宽度不相等，所述微带探针过渡转换结构位于所述金属微带脊线结构的两端，实现阻抗匹配。
[0017]进一步地，所述微带探针过渡转换结构的周围包含左右蘑菇型阵列与中心蘑菇型阵列包含的金属蘑菇型单元尺寸相等，但周期不相等。
[0018]进一步地，所述金属微带脊线结构包含的相邻的每两个金属圆柱单元之间的距离相等。
[0019]进一步地，所述金属微带脊线结构包含的第一金属微带线和所述金属蘑菇型单元包含的金属贴片层在同一平面。
[0020]进一步地，所述中心蘑菇型阵列位于所述金属微带脊线结构的周围，所述中心蘑菇型阵列包含的每相邻的两个金属蘑菇型单元之间的距离相等，所述金属蘑菇型单元至少有2排。
[0021]进一步地，所述中心蘑菇型阵列上靠近第一金属微带线的第一排蘑菇单元，到达第一金属微带线的距离相等。
[0022]进一步地，整体结构对称，输入输出微带线和过渡转换结构可以相应的顺序变化。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术的过渡转换结构工作于E波段，采用微带脊间隙波导作为传输线结构，电磁波沿着金属微带脊在空气层中传播，降低了插入损耗，周期性排布的
蘑菇型阵列有效抑制了电磁波向两侧的辐射，相对带宽14.6％，带内回波损耗大于15dB，实现了宽带和低损耗。另外，本专利技术的过渡转换结构实现了不同介质层之间的能量传输，结构紧凑，适用于和MMIC中的有源器件封装互连。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本专利技术实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本专利技术的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
[0025]图1是本专利技术实施例中基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构的三维示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例中基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构的上层三维示意图及尺寸标注；
[0027]图3是本专利技术实施例中基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构的下层三维示意图及尺寸标注；
[0028]图4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构，其特征在于，包括：上层介质基板、带有耦合窗口的接地层、下层介质基板、空气层和金属腔体；所述上层介质基板包括输入微带线、输出微带线、输入锥形微带线、输出锥形微带线、基板集成波导谐振腔、金属贴片层，所述输入微带线连接所述输入锥形微带线，所述输入锥形微带线与所述金属贴片层相连，所述输出微带线连接所述输出锥形微带线，所述输出锥形微带线与所述金属贴片层相连；所述基板集成波导谐振腔包括第一金属化过孔、第二金属化过孔、第三金属化过孔、第四金属化过孔、第五金属化过孔，所述第一金属化过孔、第二金属化过孔和第三金属化过孔构成第一谐振腔体，所述第三金属化过孔、第四金属化过孔和第五金属化过孔构成第二谐振腔；所述带有耦合窗口的接地层位于所述上层介质基板和所述下层介质基板之间；所述下层介质基板包括金属微带脊线结构、微带探针过渡转换结构、左右蘑菇型阵列、中心蘑菇型阵列；所述金属微带脊线结构包括多个金属圆柱单元和第一金属微带线，所述金属圆柱单元上下两端与所述第一金属微带线和所述带有耦合窗口的接地层相连；所述微带探针过渡转换结构由第二金属微带线和左右蘑菇型阵列组成，所述左右蘑菇型阵列和中心蘑菇型阵列包括多个金属蘑菇型单元，每个金属蘑菇型单元包括一个圆形金属贴片层和位于圆形金属贴片层上方与圆形金属贴片层相连的圆形金属通孔，所述金属蘑菇型单元上的圆形金属通孔与所述带有耦合窗口的接地层相连，所述下层介质基板位于所述接地层和所述空气层之间；所述空气层位于所述下层介质基板和所述金属腔体之间，所述空气层的高度小于工作电磁波的四分之一波长；所述金属腔体包括两个矩形金属臂构成凹槽，槽内为空气层，对整个结构进行封装。2.根据权利要求1所述的一种基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构，其特征在于，所述输入微带线和输出微带线参数为50欧姆，输入锥形微带线连接输入微带线和金属贴片层，输出锥形微带线连接金属贴片层和输出微带线。3.根据权利要求1所述的一种基于微带脊间隙波导的毫米波背靠背层间过渡转换结构，其特征在于，所述第一金属化过孔、第二金属化过孔、第三金属化过孔和第四金属化...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯文杰，王慧，施永荣，郑怡珊，朱浩慎，杨琬琛，车文荃，薛泉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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