一种非整数维度短截线匹配结构及其设计方法技术

本发明专利技术属于电磁场与微波技术领域，具体为一种非整数维度短截线匹配结构及其设计方法。本发明专利技术通过在传统的矩形波导上的T型结构前端的两侧边用短截线构建设计为非整数维度的科赫曲线，形成T型非整数维度结构，实现匹配，进而达到谐振效果更佳，匹配性能更好；体积更小，易于集成的效果；当两侧边的科赫曲线设计成对称的结构时效果更佳。本发明专利技术从传统的整数维度到非整数维度，相比于传统的短截线匹配，非整数维度短截线的匹配结构更加小型化，易于集成，同时兼具微带元件的特点，提出了一种新颖的匹配设计思路。的匹配设计思路。的匹配设计思路。

【技术实现步骤摘要】
一种非整数维度短截线匹配结构及其设计方法


[0001]本专利技术属于电磁场与微波
，具体为一种非整数维度短截线匹配结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展进步，微波器件逐渐向匹配性能更优、小型化、集成化发展。微波器件的匹配性能对于最终性能有直接的影响，匹配多种多样，而匹配过渡结构大致有直接形式过渡、渐进形式过渡、共面波导形式过渡等类型，如短截线匹配。
[0003]现有的短截线匹配一般为单短截线匹配和双短截线匹配，虽然也能达到较好的匹配，但仍然存在短截线匹配结构单一，微波器件之间的匹配性能不高的问题。还有利用周期性双短截线结构来进行匹配，其具有固定的双短截线匹配结构，但匹配的灵活性不高，很大程度上降低了微波器件的匹配性能。
[0004]因此，现有的单短截线匹配和双短截线匹配结构存在匹配结构单一，匹配性能不高的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题或不足，为解决现有的匹配结构单一、小型化不佳以及匹配性能相对不足的问题，本专利技术提供了一种非整数维度短截线匹配结构及其设计方法，利用短截线构成Koch curve(科赫曲线)结构来实现非整数维度短截线匹配，相比于单短截线和双短截线结构，体积更小，易于实现匹配结构的小型化和集成，匹配效果更佳，使性能更优。
[0006]一种非整数维度短截线匹配结构，为上中下三层的叠层结构，其中下层金属层与中间介质层完全重合，上层是为T型非整数维度结构的金属层。
[0007]所述T型非整数维度结构是将T型结构金属层前端的两侧边分别用短截线裁成两条非整数维度曲线构成。
[0008]非整数维度曲线是由2n(2≤n≤8)条短截线组合成的科赫曲线，其中短截线的长度b比短截线的宽度a大一个数量级，且短截线长和宽分别小于介质层对应的长l和宽w的2
‑
3个数量级，短截线的宽度a是T型结构前端长度l2的0.01
‑
0.0125倍，使得整个器件满足性能要求的同时更加的小型化，易于集成化。
[0009]进一步的，所述两条非整数维度曲线尺寸参数相同，以使得谐振效果明显，匹配效果更佳，整个器件的S
11
(驻波)更佳；并且当两条非整数维度曲线尺寸相互对称时，性能更优。
[0010]进一步的，所述T型结构前端的长度l2是后端长度l1的3
‑
3.5倍，以使得整个器件的S
11
(驻波)更佳。
[0011]进一步的，所述T型结构前端的宽度w1是w的0.19
‑
0.2倍，以使得整个器件的S
11
(驻波)更佳。
[0012]上述非整数维度短截线匹配结构的设计方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、设计一个矩形波导结构，确定其参数：介质基板的相对介电常数ε
r
，厚度t，宽度w，长度l，以及上下两层金属层的厚度tc。
[0014]步骤2、将步骤1结构中的上层金属片设计成T型结构，确定T型结构的前端长度l2，后端长度l1，前端的宽度w1，l1+l2＝l。
[0015]步骤3、在步骤2设计的T型结构金属层前端的两侧边分别用短截线裁成两条非整数维度曲线，构成T型非整数维度结构；确定科赫曲线的参数：短截线的长度b、宽度a、以及n；短截线的长度b比短截线的宽度a大一个数量级，且短截线的宽度a是T型结构前端宽度l2的0.01
‑
0.0125倍。
[0016]综上所述，本专利技术通过在传统的矩形波导上的T型结构前端的两侧边用短截线构建设计为非整数维度的Koch curve(科赫曲线)，形成T型非整数维度结构，实现匹配，进而达到谐振效果更佳，匹配性能更好；体积更小，易于集成的效果；当两侧边的科赫曲线设计成对称的结构时效果更佳。本专利技术从传统的整数维度到非整数维度，相比于传统的短截线匹配，非整数维度短截线的匹配结构更加小型化，易于集成，同时兼具微带元件的特点，提出了一种新颖的匹配设计思路。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的电原理图。
[0018]图2是实施例的立体结构示意图。
[0019]图3是本专利技术步骤2中T型结构的示意图。
[0020]图4是实施例T型非整数维度结构的俯视图。
[0021]图5是实施例的S
11
(驻波)参数曲线图。
[0022]图6是实施例的S
21
(损耗)参数曲线图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0024]一种非整数维度短截线匹配结构的设计方法，包括以下步骤：
[0025]步骤1、根据传输线的设计方法，确定参数：
[0026]介质基板的厚度t＝0.80mm，介质基板的介电常数ε
r
＝2.1，矩形波导的宽w＝20.56mm，矩形波导的长l＝10mm；如附图1所示。
[0027]步骤2、在步骤1的基础上将上层金属层设计成T型结构，w1＝4mm,l2＝7.5mm,l1＝2.5mm。
[0028]步骤3、在步骤2设计的T型结构金属层前端的两侧边分别用短截线裁成两条对称的非整数维度曲线，构成T型非整数维度结构。
[0029]确定的科赫曲线参数：短截线的长度b＝0.5mm，宽度a＝0.05mm，n＝8；两条非整数维度曲线尺寸参数相同，且相互对称设置。
[0030]在HFSS中建模分析非整数维度短截线匹配的传输性能，得到在本实施例X波段的驻波和插损，S参数曲线图如附图5、6所示。
[0031]通过以上实施例可见，本专利技术利用非整数维度的概念，实现了非整数维度短截线匹配，拥有更小的插入损耗，如附图6所示；运用非整数维度短截线对称结构的形式，达到在
X波段更好的谐振效果，实现更好的匹配性能，有利于电磁波的传输，进而提高电磁波传输效率。由于短截线的加入，使得器件的重量减轻，更加小型化，易于集成。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非整数维度短截线匹配结构，为上中下三层的叠层结构，其特征在于：下层金属层与中间介质层完全重合，上层是为T型非整数维度结构的金属层；所述T型非整数维度结构是将T型结构金属层前端的两侧边分别用短截线裁成两条非整数维度曲线构成；非整数维度曲线是由2n条短截线组合成的科赫曲线，2≤n≤8，其中短截线的长度b比短截线的宽度a大一个数量级，且短截线长和宽分别小于介质层对应的长l和宽w的2
‑
3个数量级，短截线的宽度a是T型结构前端宽度l2的0.01
‑
0.0125倍。2.如权利要求1所述非整数维度短截线匹配结构，其特征在于：所述两条非整数维度曲线尺寸参数相同。3.如权利要求1所述非整数维度短截线匹配结构，其特征在于：所述两条非整数维度曲线尺寸参数相同，且相互对称。4.如权利要求1所述非整数维度短截线匹配结构，其特征在于：所述T型结构前端的长度l2是后端长度l1的3
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【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓光，徐欢，钱翠，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：