【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及毫米波通信，特别是一种宽带高隔离基板集成omt(ortho-mode transducer，正交模耦合器)。
技术介绍
1、近年来，随着第五代移动通信(5g)的迅速发展，各种设备对数据传输速率的要求也越来越高。通常而言，提高无线传输速率的方法主要有两种：一种是提高频谱利用率，另一种是增加频谱带宽。但现如今中低频段的频谱资源已经十分拥挤，提高频谱利用率变得极为困难，所以增加频谱带宽是一种有效的方法。而毫米波因其具有波长短、带宽较宽的特点，不仅可以解决6ghz以下无线通信频段紧张的难题，而且可以实现超高速率的无线通信。除此之外，毫米波的高频率会使器件体积变小，在相同的空间中容纳更多的器件。然而，频率的增加会导致严重的传输线损耗，因此，低损耗的传输线成为了重点研究对象，如基片集成波导、间隙波导等。
2、omt是实现天线馈源系统双极化工作的关键器件，目前人们对毫米波宽带高隔离基板omt已经有了一些研究。例如，通过利用基板omt的复合传输线来激发双极化传输，虽然证实了利用基板omt实现双极化传输是可行的，但这种omt实现的带宽相对较窄。还有一些研究通过双对称结构来实现双极化传输，但这种omt的体积较大、复杂度较高，不易集成。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种体积小、复杂度低、容易实现的宽带高隔离基板集成omt。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种宽带高隔离基板集成omt，包括由上至下依次设置的上层金属贴片、第一层介质基板、第二层介
3、所述第一层介质基板、第五层介质基板上分别设置一个位于omt公共波导部分的线性渐变锥形脊结构，该两个线性渐变锥形脊结构构成一个双脊结构，用于抑制高次模的产生；所述第一层介质基板、第五层介质基板分别使用两个对称的金属板，防止水平极化波泄漏到空气中；
4、所述第二层介质基板、第四层介质基板均设置有金属化通孔，加强垂直极化波的传输；所述第三层介质基板设置两个对称的金属条，将金属化通孔产生的缝隙截断；
5、所述上层金属贴片上设置有与第一层介质基板上线性渐变锥形脊结构、对称金属板相对应的槽；下层金属贴片上设置有与第五层介质基板上线性渐变锥形脊结构、对称金属板相对应的槽；
6、一个功分器设置于第一～五层介质基板中，一个垂直极化波传输端口设置于第一～四层介质基板中，一个水平极化波传输端口设置于第一～五层介质基板中。
7、进一步地，所述上层金属贴片包括上层喇叭状槽、上层矩形槽、上层金属条状槽隙；所述上层喇叭状槽包括顺次连接的矩形状窄槽、等腰梯形状槽、矩形状宽槽，矩形状窄槽的宽度和等腰梯形状槽的上底长度相等，矩形状宽槽的宽度大于等腰梯形状槽的下底长度；沿着矩形状宽槽与等腰梯形状槽相对的一侧设置一个上层矩形槽；所述上层金属条状槽隙的数量为2个，沿着上层喇叭状槽的延伸方向对称设置于上层喇叭状槽、上层矩形槽两侧；
8、所述下层金属贴片包括下层喇叭状槽、下层矩形槽、下层金属条状槽隙，下层金属贴片的结构与上层金属贴片的结构相同。
9、进一步地，所述第一层介质基板包括第一层锥形脊结构、第一层等腰梯形平台，所述第一层锥形脊结构的凹槽深度递增直至连接第一层等腰梯形平台，第一层锥形脊结构、第一层等腰梯形平台的表面覆铜；在上层喇叭状槽的矩形状宽槽正投影位置设置垂直极化波的第一层传输通道，上层矩形槽的正投影位置设置第一层矩形状切角；两条上层金属条状槽隙的正投影位置分别设置第一层金属板，两条第一层金属板延伸经过第一层矩形状切角后间距减小，减小后间距之间为功分器的第一层部分，所述功分器的第一层部分末端为水平极化波的第一层传输通道。
10、进一步地，所述第二层介质基板包括两排对称的第二层金属化通孔，第二层金属化通孔分别设置于第一层金属板的正投影位置，按照omt的平面结构将整个第二层介质基板包围；在垂直极化波的第一层传输通道的正投影位置设置垂直极化波的第二层传输通道，第一层矩形状切角的正投影位置设置第二层矩形状切角，功分器的第一层部分的正投影位置设置功分器的第二层部分，水平极化波的第一层传输通道的正下方为水平极化波的第二层传输通道。
11、进一步地，所述第三层介质基板包括两条对称设置的第三层金属条，两条第三层金属条设置于两条第一层金属板的正投影位置，将第三层介质基板的上、下层介质基板中的金属化通孔截断；垂直极化波的第二层传输通道的正投影位置设置垂直极化波的第三层传输通道；第二层矩形状切角的正投影位置设置第三层矩形状切角；功分器的第二层部分的正投影位置设置功分器的第三层部分，水平极化波的第二层传输通道的正下方为水平极化波的第三层传输通道。
12、进一步地，所述第四层介质基板包括两排对称的第四层金属化通孔，第四层金属化通孔分别设置于第三层金属条的正投影位置，按照omt的平面结构将整个第四层介质基板包围；在垂直极化波的第三层传输通道的正投影位置设置垂直极化波的第四层传输通道，第三层矩形状切角的正投影位置设置第四层矩形状切角，功分器的第三层部分的正投影位置设置功分器的第四层部分，水平极化波的第三层传输通道的正下方为水平极化波的第四层传输通道。
13、进一步地，所述第五层介质基板包括第五层锥形脊结构、第五层等腰梯形平台，所述第五层锥形脊结构的凸台高度递增直至连接第五层等腰梯形平台；在上层喇叭状槽的矩形状宽槽正投影位置设置第五层矩形槽，第五层矩形槽覆铜用于垂直极化波向上传输；上层矩形槽的正投影位置设置第五层矩形状切角；两条上层金属条状槽隙的正投影位置分别设置第五层金属板，两条第五层金属板延伸经过第五层矩形状切角后间距减小，减小后间距之间为功分器的第五层部分，所述功分器的第五层部分末端为水平极化波的第五层传输通道。
14、进一步地，该omt进行馈电时，方波导中传输的te10模和te01模均通过线性双脊结构、等腰梯形平台，te10模就是垂直极化波，te01模就是水平极化波；
15、垂直极化波经过第二层介质基板和第四层介质基板，并且第二层介质基板和第四层介质基板均使用基片集成波导siw技术，四周被对称的金属化通孔包围，最终通过一个转弯波导，传输到对应的端口；
16、水平极化波被等腰梯形平台功分成两路后，转弯波导和直波导，最终通过功合器合并成一路。
17、进一步地，在垂直极化波向上传输的通道的外壁，全部覆上一层铜；水平极化波通过的转弯波导以及直波导的外侧，都被一层金属板所包围，并且所有的转弯波导都只使用一个阶梯进行阻抗匹配；
18、将转弯波导和直波导包围的金属板存在于第一层介质基板和第五层介质基板中，每层介质基板中的金属板都是对称分布，并且大小相等；
19、根据以下公式确定该omt的厚度，即所有介质基板的厚度总和：
20、
21、式中，h为根据工作频率所求得的厚度；c为光速；f0为工作频率；εr为介电常数。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，包括由上至下依次设置的上层金属贴片(1)、第一层介质基板(2)、第二层介质基板(3)、第三层介质基板(4)、第四层介质基板(5)、第五层介质基板(6)和下层金属贴片(7)，其中：
2.根据权利要求1所述的宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，所述上层金属贴片(1)包括上层喇叭状槽(11)、上层矩形槽(13)、上层金属条状槽隙(12)；所述上层喇叭状槽(11)包括顺次连接的矩形状窄槽、等腰梯形状槽、矩形状宽槽，矩形状窄槽的宽度和等腰梯形状槽的上底长度相等，矩形状宽槽的宽度大于等腰梯形状槽的下底长度；沿着矩形状宽槽与等腰梯形状槽相对的一侧设置一个上层矩形槽(13)；所述上层金属条状槽隙(12)的数量为2个，沿着上层喇叭状槽(11)的延伸方向对称设置于上层喇叭状槽(11)、上层矩形槽(13)两侧；
3.根据权利要求2所述的宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，所述第一层介质基板(2)包括第一层锥形脊结构(21)、第一层等腰梯形平台(22)，所述第一层锥形脊结构(21)的凹槽深度递增直至连接第一层等腰梯形平台(22)，
4.根据权利要求3所述的宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，所述第二层介质基板(3)包括两排对称的第二层金属化通孔(31)，第二层金属化通孔(31)分别设置于第一层金属板(23)的正投影位置，按照OMT的平面结构将整个第二层介质基板(3)包围；在垂直极化波的第一层传输通道(24)的正投影位置设置垂直极化波的第二层传输通道(32)，第一层矩形状切角(25)的正投影位置设置第二层矩形状切角(33)，功分器的第一层部分(26)的正投影位置设置功分器的第二层部分(34)，水平极化波的第一层传输通道(27)的正下方为水平极化波的第二层传输通道(35)。
5.根据权利要求4所述的宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，所述第三层介质基板(4)包括两条对称设置的第三层金属条(41)，两条第三层金属条(41)设置于两条第一层金属板(23)的正投影位置，将第三层介质基板(4)的上、下层介质基板中的金属化通孔截断；垂直极化波的第二层传输通道(32)的正投影位置设置垂直极化波的第三层传输通道(42)；第二层矩形状切角(33)的正投影位置设置第三层矩形状切角(43)；功分器的第二层部分(34)的正投影位置设置功分器的第三层部分(44)，水平极化波的第二层传输通道(35)的正下方为水平极化波的第三层传输通道(45)。
6.根据权利要求5所述的宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，所述第四层介质基板(5)包括两排对称的第四层金属化通孔(51)，第四层金属化通孔(51)分别设置于第三层金属条(41)的正投影位置，按照OMT的平面结构将整个第四层介质基板(5)包围；在垂直极化波的第三层传输通道(42)的正投影位置设置垂直极化波的第四层传输通道(52)，第三层矩形状切角(43)的正投影位置设置第四层矩形状切角(53)，功分器的第三层部分(44)的正投影位置设置功分器的第四层部分(54)，水平极化波的第三层传输通道(45)的正下方为水平极化波的第四层传输通道(55)。
7.根据权利要求6所述的宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，所述第五层介质基板(6)包括第五层锥形脊结构(61)、第五层等腰梯形平台(62)，所述第五层锥形脊结构(61)的凸台高度递增直至连接第五层等腰梯形平台(62)；在上层喇叭状槽(11)的矩形状宽槽正投影位置设置第五层矩形槽(64)，第五层矩形槽(64)覆铜用于垂直极化波向上传输；上层矩形槽(13)的正投影位置设置第五层矩形状切角(65)；两条上层金属条状槽隙(12)的正投影位置分别设置第五层金属板(63)，两条第五层金属板(63)延伸经过第五层矩形状切角(65)后间距减小，减小后间距之间为功分器的第五层部分(66)，所述功分器的第五层部分(66)末端为水平极化波的第五层传输通道(67)。
8.根据权利要求7所述的宽带高隔离基板集成OMT，其特征在于，该OMT进行馈电时，方波导中传输的TE10模和TE01模均通过线性双脊结构、等腰梯形平台，TE1...
【技术特征摘要】
1.一种宽带高隔离基板集成omt，其特征在于，包括由上至下依次设置的上层金属贴片(1)、第一层介质基板(2)、第二层介质基板(3)、第三层介质基板(4)、第四层介质基板(5)、第五层介质基板(6)和下层金属贴片(7)，其中：
2.根据权利要求1所述的宽带高隔离基板集成omt，其特征在于，所述上层金属贴片(1)包括上层喇叭状槽(11)、上层矩形槽(13)、上层金属条状槽隙(12)；所述上层喇叭状槽(11)包括顺次连接的矩形状窄槽、等腰梯形状槽、矩形状宽槽，矩形状窄槽的宽度和等腰梯形状槽的上底长度相等，矩形状宽槽的宽度大于等腰梯形状槽的下底长度；沿着矩形状宽槽与等腰梯形状槽相对的一侧设置一个上层矩形槽(13)；所述上层金属条状槽隙(12)的数量为2个，沿着上层喇叭状槽(11)的延伸方向对称设置于上层喇叭状槽(11)、上层矩形槽(13)两侧；
3.根据权利要求2所述的宽带高隔离基板集成omt，其特征在于，所述第一层介质基板(2)包括第一层锥形脊结构(21)、第一层等腰梯形平台(22)，所述第一层锥形脊结构(21)的凹槽深度递增直至连接第一层等腰梯形平台(22)，第一层锥形脊结构(21)、第一层等腰梯形平台(22)的表面覆铜；在上层喇叭状槽(11)的矩形状宽槽正投影位置设置垂直极化波的第一层传输通道(24)，上层矩形槽(13)的正投影位置设置第一层矩形状切角(25)；两条上层金属条状槽隙(12)的正投影位置分别设置第一层金属板(23)，两条第一层金属板(23)延伸经过第一层矩形状切角(25)后间距减小，减小后间距之间为功分器的第一层部分(26)，所述功分器的第一层部分(26)末端为水平极化波的第一层传输通道(27)。
4.根据权利要求3所述的宽带高隔离基板集成omt，其特征在于，所述第二层介质基板(3)包括两排对称的第二层金属化通孔(31)，第二层金属化通孔(31)分别设置于第一层金属板(23)的正投影位置，按照omt的平面结构将整个第二层介质基板(3)包围；在垂直极化波的第一层传输通道(24)的正投影位置设置垂直极化波的第二层传输通道(32)，第一层矩形状切角(25)的正投影位置设置第二层矩形状切角(33)，功分器的第一层部分(26)的正投影位置设置功分器的第二层部分(34)，水平极化波的第一层传输通道(27)的正下方为水平极化波的第二层传输通道(35)。
5.根据权利要求4所述的宽带高隔离基板集成omt，其特征在于，所述第三层介质基板(4)包括两条对称设置的第三层金属条(41)，两条第三层金属条(41)设置于两条第一层金属板(23)的正投影位置，将第三层介质基板(4)的上、下层介质基板中的金属化通孔截断；垂直极化波的第二层传输通道(32)的正投影位置设置垂直极化波的第三层传输通道(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振，徐娟，宋秋艳，吕晓宁，王伟，胡浩，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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