基于间隙波导封装的空气同轴传输线制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线，包括下金属板和上金属板，下金属板的顶面具有多个金属带隙柱、传输线内导体以及多个金属支撑柱，传输线内导体由金属支撑柱支撑，使传输线内导体悬空设置于下金属板，上金属板的底面与金属带隙柱的顶面之间具有空气间隙，上金属板的底面、电磁带隙结构和下金属板的顶面构成传输线外导体。本实用新型专利技术提供的基于间隙波导封装的空气同轴传输线，利用间隙波导的电磁带隙结构，在不牺牲空气同轴传输线的宽带、低损耗传输性能的前提下，等效替代了空气同轴传输线的外导体，实现了电磁屏蔽性能良好、加工和装配简单的封装结构，达到了金属板减重和制造工艺灵活性提升的目的。了金属板减重和制造工艺灵活性提升的目的。了金属板减重和制造工艺灵活性提升的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于间隙波导封装的空气同轴传输线


[0001]本技术属于微波
，更具体地说，是涉及一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线。

技术介绍

[0002]空气同轴传输线采用空气作为同轴线介质，具有介质损耗小、色散损耗小、与相邻信道串扰小和结构灵活性强的优势，能够支持TEM模宽带单模传输。空气同轴传输线架构已在多种微波毫米波无源器件中得以应用，如谐振器滤波器、天线馈电网络、过渡耦合器和功率分配器等。空气同轴传输线包括内导体、空气介质和外导体，其中，内导体通常采用多个终端短路枝节与外导体连接或用一层低损耗介质薄膜支撑，使其能够悬置于空气介质中，外导体通常为封闭的金属外壳。制造空气同轴传输线结构存在两个主要挑战，第一，要求空气同轴传输线的内、外导体具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能，使得其加工和装配误差带来的射频损耗最小化；第二，要求空气同轴传输线的结构材料与加工工艺的兼容性高，以最大程度地简化内导体悬置结构的制造工序。
[0003]传统技术中，工作于毫米波至亚毫米波频段的空气同轴传输线结构往往采用高精度的光刻胶厚膜或硅基微加工工艺制造，加工工序复杂，成本高，需要实现多层结构堆叠，对装配精度要求高；工作于微波低频段的空气同轴传输线结构可以采用多层印制电路板(PCB)工艺实现，或PCB与金属腔体的混合集成实现，也可以采用3
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D打印工艺一体化制造成型。用这些制造技术加工空气同轴传输线结构主要存在以下问题：(1)同轴线外导体上需要设计释放孔(工艺孔)用于刻蚀同轴线介质区域的牺牲层材料，或用于辅助同轴线内表面的金属化处理，释放孔的存在使建模和加工更加复杂；(2)同轴线的封闭结构使其内表面的工艺质量难以控制，容易产生结构缺陷，导致同轴线射频性能的恶化，且这些内部的结构缺陷在加工过程中难以检查出来；(3)通过堆叠并压合多层结构制造出的空气同轴传输线难免存在层与层之间的对位误差和缝隙，易造成射线性能恶化。

技术实现思路

[0004]本技术实施例的目的在于提供一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线，在不牺牲空气同轴传输线的宽带、低损耗传输性能的前提下，作为传统空气同轴传输线结构的一种替代方案，实现良好的电磁屏蔽性能和便捷、精准的加工和装配。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线，包括下金属板和固定于所述下金属板的上金属板，所述下金属板的面向所述上金属板一侧为所述下金属板的顶面，所述上金属板的面向所述下金属板一侧为所述上金属板的底面，所述下金属板的顶面具有多个阵列设置的金属带隙柱、传输线内导体以及多个金属支撑柱，所述传输线内导体由所述金属支撑柱支撑，使所述传输线内导体悬空设置于所述下金属板，所述上金属板的底面与所述金属带隙柱的顶面之间具有空气间隙，所述金属带隙柱、所述下金属板的与所述金属带隙柱连接处的部分顶面、所述上金属板的
与所述金属带隙柱相正对的部分底面共同形成间隙波导的电磁带隙结构，所述上金属板的底面、所述电磁带隙结构和所述下金属板的顶面构成传输线外导体。
[0006]可选地，所述下金属板的面向所述上金属板一侧还具有多个枝节内导体，所述枝节内导体的一端与所述传输线内导体连接，所述枝节内导体的另外一端与所述金属支撑柱连接，所述枝节内导体的长度为四分之一波导波长，所述波导波长为所述空气同轴传输线工作频段中心频率对应的波导波长。
[0007]可选地，所述枝节内导体靠近所述上金属板的一侧与所述传输线内导体靠近所述上金属板的一侧共面设置。
[0008]可选地，所述枝节内导体和所述传输线内导体的横截面尺寸相同。
[0009]可选地，所述传输线内导体的中点处为对称中心，所述枝节内导体关于所述对称中心呈中心对称或轴对称设置。
[0010]可选地，所述传输线内导体的两侧均设置有所述金属带隙柱，各个所述金属带隙柱的高度相等。
[0011]可选地，位于所述传输线内导体同一侧的所述金属带隙柱至少具有两列，每列所述金属带隙柱均沿所述传输线内导体的长度方向排列。
[0012]可选地，所述下金属板开设有沉槽，多个所述金属支撑柱均设置于所述沉槽内。
[0013]可选地，所述基于间隙波导封装的空气同轴传输线还包括同轴连接器，所述传输线内导体的端部开设有沿其轴向设置的第一通孔，所述下金属板正对所述第一通孔处开设有贯穿其的第二通孔，所述同轴连接器的内导体穿过所述第二通孔并插入所述第一通孔内，所述第二通孔的孔壁和所述同轴连接器的内导体之间具有介质。
[0014]可选地，所述第二通孔包括同轴设置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段和所述第二孔段的连接处形成有轴肩，且所述第二孔段靠近所述第一通孔设置，所述第一孔段的内壁形成所述同轴连接器的外导体，所述第一孔段的内壁和所述同轴连接器的内导体之间具有所述同轴连接器的介质，所述第二孔段的内壁和所述同轴连接器的内导体之间具有空气介质。
[0015]本技术提供的基于间隙波导封装的空气同轴传输线的有益效果在于：(1)利用间隙波导的电磁带隙结构，等效替代传统的空气同轴传输线的外导体(现有技术的传输线外导体通常为实心金属壁)，起到良好的电磁屏蔽作用，避免了传统外导体结构在层叠过程中因存在缝隙而产生的射频损耗；(2)加工和装配简单，“等效替代”不牺牲空气同轴传输线的宽带、低损耗传输性能，特别地，这种封装结构兼容金属的计算机数控铣(CNC)工艺，封装结构材料的导电性能良好；(3)引入间隙波导的电磁带隙结构，使得外导体部分镂空，而镂空结构本质上属于间隙波导的功能结构，因此，无需再设计额外的工艺孔；(4)部分镂空的外导体使得加工工序的执行和质量检查更加便捷。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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。
[0017]图1为本技术实施例提供的一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线的立体拆解结构图；
[0018]图2为图1中下金属板、传输线内导体、电磁带隙结构的立体半剖视图；
[0019]图3为图1中传输线内导体、枝节内导体和金属支撑柱的立体结构图；
[0020]图4为本技术实施例提供的一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线的空气腔仿真模型；
[0021]图5为图4中左端的放大结构图；
[0022]图6为图4中模型不含图5中结构的散射参数曲线图；
[0023]图7为图5中模型的散射参数曲线图；
[0024]图8为图1中间隙波导周期性单元结构的仿真的色散图；
[0025]图9为本技术实施例提供的一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线的仿真的散射参数曲线图；
[0026]图10为本技术实施例提供的一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线的仿真和测量的散射参数曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于间隙波导封装的空气同轴传输线，其特征在于：包括下金属板和固定于所述下金属板的上金属板，所述下金属板的面向所述上金属板一侧为所述下金属板的顶面，所述上金属板的面向所述下金属板一侧为所述上金属板的底面，所述下金属板的顶面具有多个阵列设置的金属带隙柱、传输线内导体以及多个金属支撑柱，所述传输线内导体由所述金属支撑柱支撑，使所述传输线内导体悬空设置于所述下金属板，所述上金属板的底面与所述金属带隙柱的顶面之间具有空气间隙，所述金属带隙柱、所述下金属板的与所述金属带隙柱连接处的部分顶面、所述上金属板的与所述金属带隙柱相正对的部分底面共同形成间隙波导的电磁带隙结构，所述上金属板的底面、所述电磁带隙结构和所述下金属板的顶面构成传输线外导体。2.如权利要求1所述的基于间隙波导封装的空气同轴传输线，其特征在于：所述下金属板的面向所述上金属板一侧还具有多个枝节内导体，所述枝节内导体的一端与所述传输线内导体连接，所述枝节内导体的另外一端与所述金属支撑柱连接，所述枝节内导体的长度为四分之一波导波长，所述波导波长为所述空气同轴传输线工作频段中心频率对应的波导波长。3.如权利要求2所述的基于间隙波导封装的空气同轴传输线，其特征在于：所述枝节内导体靠近所述上金属板的一侧与所述传输线内导体靠近所述上金属板的一侧共面设置。4.如权利要求2所述的基于间隙波导封装的空气同轴传输线，其特征在于：所述枝节内导体和所述传输线内导体的横截面尺寸相同。5.如权利要求2所述的基于间隙波导封...

【专利技术属性】
技术研发人员：李哲名，李津，陈思丞，许志宏，袁涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：