小型宽带基片集成波导平面魔Ｔ结构制造技术

本发明专利技术涉及一种小型宽带基片集成波导平面魔Ｔ结构，该小型宽带基片集成波导平面魔Ｔ包括介质基板上、中、下三层金属面，介质基板含有两排平行的金属柱，中间层金属面蚀刻出的槽线结构，能很好地实现从微带线到基片集成波导ＳＩＷ的能量传输，采用的基片集成波导ＳＩＷ等功分网络，代替了传统的分支结构，使整个平面魔Ｔ的结构比以往基片集成波导ＳＩＷ平面魔Ｔ结构体积减小了一半，并且使得魔Ｔ工作的相对带宽有了很大的提高，而且该平面魔Ｔ的和差臂以及等功分端口之间具有良好的隔离特性。该小型宽带基片集成波导ＳＩＷ平面魔Ｔ设计简单，体积小，电性能好，易于和其他平面微波毫米波电路集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波毫米波混合集成电路，特别是一种新型的含有地板槽线蚀刻结构 的小型宽带基片集成波导平面魔T结构。
技术介绍
魔T结构是一种四端口的微波器件，理想情况下的魔T结构是一种180°的混合 环，传统的波导魔T结构体积大，宽带的匹配电路很难实现，所以传输相对带宽一般低于 IOVoo应用基片集成波导即SIW(Substrate Integrated Waveguide)这种成熟的设计平 台来实现的平面魔T结构，融合了矩形波导和微带线的优点，具有体积小、重量轻、相对带 宽更宽的优点，同时可承受较高的功率门限，Q值也比较高，理论和实验均表明这类平面魔 T结构具有非常突出的优点，因此可在微波毫米波混合集成电路(HMIC)以及毫米波单片集 成电路(MMIC)中得至Ij很好的应用。如文献 1 (“Integrated microstrip and rectangular waveguide in ρlanarform，，，IEEE Microwave and Wireless Comp. Lett. , Vol. 11, No. 2, 2001，pp. 68-70)，以及文献 2 ("A Planar Magic-T Using Substrate Integrated Circuits Concept,"IEEEMicrowave and Wireless Comp. Lett. ,Vol. 18,No. 6,2008,pp386-388)中， 都比较详细地介绍了用基片集成波导(SIW)这种新技术设计新型的微波毫米波平面无源 电路。以往的基片集成波导(SEV)平面魔T结构采用的是T型和Y型的分支网络，这类结 构的缺点有(1)结构体积大；(2)电路匹配设计复杂，相对带宽较小，在文献2中的相对带 宽较小为11.2% (8. 4-9. 4GHz) ； (3)端口之间的传输特性较差和隔离度也比较小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于小型宽带的基片集成波导(SIW)等功率功分 网络，在改良传统基片集成波导(SIW)等功率功分网络的基础之上，实现结构更为小型化、 简单化，以便提供一种更加实用性的基片集成波导(SIW)平面魔T结构。实现本专利技术目的的技术解决方案为本专利技术小型宽带基片集成波导SIW平面魔T 结构，包括上、下层介质基板、上层金属面、中间层金属面、底层金属面、两排平行的金属柱 及槽线结构，上层金属面位于上层介质基板的上表面，中间层金属面位于上下层介质基板 的中间位置，底层金属面位于下层介质基板的下表面，两排平行的金属柱之间的距离对应 为基片集成波导Siw结构截止频率的二分之一波长，中间层金属面上基片集成波导SIW结 构的一侧蚀刻出槽线结构，该槽线结构包括槽线和扇形短路线，槽线在基片集成波导SIW 结构外侧的末端与扇形短路线相连接；上层介质基板上的50欧姆微带线与槽线结构上下 垂直相交，50欧姆微带线与槽线结构垂直交叉相耦合。本专利技术与现有技术相比，其显著优点(1)采用在质基板中间层金属面的新型功 分网络，体积相对减小一半，结构更加紧凑；(2)采用微带与槽线耦合再到衬底集成波导 (SIff)的能量传输方式，传输相对带宽明显提高；(3)结构设计简单易行，带内功率分配端 口输出接近_3dB，差臂和臂之间的隔离低于_31dB，两能量等功率输出端口隔离在_15dB以3下，传输频段的相对带宽接近20 %。 附图说明图1为本专利技术小型宽带基片集成波导平面魔T的结构平面示意图。图2为本专利技术小型宽带基片集成波导平面魔T结构的上层示意图。图3为本专利技术小型宽带基片集成波导平面魔T结构的中间层示意图。图4为本专利技术小型宽带集成波导平面魔T结构的下层示意图。图5为本专利技术小型宽带集成波导平面魔T结构结构的立体示意图。图6为本专利技术小型宽带集成波导平面魔T测试的电路简化图。图7为本专利技术小型宽带集成波导平面魔T结构仿真(Simulated)和测试 (Measured)结果图，端口 1，4相当于传统波导魔T的差臂与和臂端口，端口 2，3相当于传统 波导魔T的等功率输入/输出端口，(a)为差臂能量等功率传输特性图，端口 1能量输入时 端口 2，3等功率输出结果；(b)为和臂能量等功率传输特性图，端口 4能量输入时端口 2，3 等功率输出结果；(c)为差臂和臂以及等功分端口之间的隔离特性图，端口 1和端口 4之间 的隔离，等功率输出端口 2，3的隔离.图8为本专利技术小型宽带集成波导平面魔T结构差臂和臂等功率传输特性的幅度不 平衡性图，端口 1能量输入时端口 2，3等功率输出时的幅度不平衡性，端口 4能量输入时端 口 2，3等功率输出时的幅度不平衡性。图9为本专利技术小型宽带集成波导平面魔T结构差臂和臂等功率传输特性的相位不 平衡性图，端口 1能量输入时端口 2，3等功率输出时的相位不平衡性，端口 4能量输入时端 口 2，3等功率输出时的相位不平衡性。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1至图5，本专利技术小型宽带基片集成波导平面魔T结构，包括上、下层介质基 板、上层金属面1、中间层金属面2、底层金属面3、两排平行的金属柱5及槽线结构14，上层 金属面1位于上层介质基板的上表面，中间层金属面2位于上下层介质基板的中间位置，底 层金属面3位于下层介质基板的下表面，两排平行的金属柱5上下面与介质基板上下面平 行相切，该金属柱5得高度与介质基板的高度相同，两排金属柱之间的间距为所对应传输 频段的截止频率的二分之一波长，金属柱的半径和两金属柱之间的间距可以根据已有公式 (1)-(2)计算，Γ , 2a .nW. fT.a =——arc cot(-In——) (1)π4a 4RR < 0. 1 λ g, ff < 4R, R < 0. 2a (2)其中a'是SIW的宽度，R是金属柱半径，W是相邻金属柱的间距，a是与SIW传输 特性等效的RW的波导宽度，λ g为矩形波导波长。一般选取金属柱半径小于基片集成波导 (SIff)截止波长的1/10，两金属柱之间的间距小于金属柱直径长度，并作适当调节。两排平 行的金属柱5之间的距离对应为基片集成波导SIW结构截止频率的二分之一波长，中间层 金属面2上基片集成波导SIW结构的一侧蚀刻出槽线结构14，该槽线结构14包括槽线和扇形短路线4，槽线在基片集成波导SIW结构外侧的末端与扇形短路线4相连接；上层介质基 板上的50欧姆微带线9与槽线结构14上下垂直相交，50欧姆微带线9与槽线结构14相耦I=I O 本专利技术小型宽带基片集成波导平面魔T结构，两排平行金属柱5之间间距为7 15mm,金属柱5中每个金属柱的半径为0. 2 0. 5mm,每两个金属柱之间的距离为0. 2 0. 6mm，每个金属柱的高度与介质基板的高度相同，其高度为0. 4 2mm。本专利技术小型宽带基片集成波导平面魔T结构，上层金属面1上设置有左端50欧姆 微带线6和右端50欧姆微带线7，上层金属面1中设置有基片集成波导SIW结构到左端50 欧姆微带线6的左端锥形过渡12，以及基片集成波导SIW结构到右端50欧姆微带线7的 右端锥形过渡13，左端锥形过渡12的长度为3 8mm，该锥形过渡12底端与基片集成波导 SIf本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种小型宽带基片集成波导平面魔Ｔ结构，其特征在于：包括上、下层介质基板、上层金属面［１］、中间层金属面［２］、底层金属面［３］、两排平行的金属柱［５］及槽线结构［１４］，上层金属面［１］位于上层介质基板的上表面，中间层金属面［２］位于上、下层介质基板的中间位置，底层金属面［３］位于下层介质基板的下表面，两排平行的金属柱［５］之间的距离对应为基片集成波导结构截止频率的二分之一波长，中间层金属面［２］上基片集成波导结构的一侧蚀刻出槽线结构［１４］，该槽线结构［１４］包括槽线和扇形短路线［４］，槽线在基片集成波导结构外侧的末端与扇形短路线［４］相连接；上层介质基板上的５０欧姆微带线［９］与槽线结构［１４］上下垂直相交，５０欧姆微带线［９］与槽线结构［１４］垂直交叉相耦合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：车文荃，冯文杰，邓宽，张冬梅，杨国彪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]