專利名稱：基片集成波導180度三分貝定向耦合器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種毫米波與微波器件，尤其涉及一種基片集成波導180度三分貝定向耦合器。
背景技術：
在現有的毫米波與微波器件中，能實現180度相位差輸出的定向耦合器體積偏大，加工難度與成本較高，難以完全集成到現有的電路中去。與此同時，能實現180定向耦合功能的結構比如微帶環結構、E面波導結構或者多層波導結構具有損耗偏大、金屬構件加工精度要求高，體積偏大且無法大規模生產等方方面面的不足，因此設計一種基于單層印刷電路板(PCB)工藝和基片集成波導(SIW)結構的180度耦合器，使之具有成本低、性能好、集成度高和易于大規模生產等優點，因而具有重要的意義。
發明內容
本實用新型提供一種體積小、成本低、易集成、性能好的基片集成波導180度三分貝定向耦合器。
本實用新型采用如下技術方案一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片的介質基片，在介質基片上設有2個基片集成波導，在其中一個基片集成波導的兩端分別設有輸入端和輸出端，在另一個基片集成波導的兩端分別設有隔離端和耦合端，上述2個基片集成波導由3行平行的金屬化通孔構成，在中間的成行金屬化通孔上設有耦合縫，在基片集成波導內分別設有H平面嵌塊，H平面嵌塊分別與緊鄰于兩邊的成行金屬化通孔且H平面嵌塊與耦合縫相對，上述H平面嵌塊由相互平行的成行金屬化通孔構成，在靠近輸出端的基片集成波導內的區域設有周期性慢波結構，該周期性慢波結構由分別設在基片集成波導靠近輸出端部分的兩內壁上的成列金屬化通孔構成。
與現有技術相比，本實用新型具有如下優點本實用新型在定向耦合器的輸出端采用以對稱設置在基片集成波導內壁上成列金屬化通孔為基本單元所組成的周期性慢波結構，利用慢波結構的相移特性，使定向耦合器的輸出端與耦合端之間能實現180度相位差。本實用新型具體優點如下1.低損耗；由于這個基片集成波導(SIW)結構中的上、下金屬敷層和兩側的金屬化通孔對工作頻帶內的電磁波呈現為一種類似傳統矩形金屬波導的封閉結構，所以電磁能量不會耗散到該結構之處，因而具有低損耗的特性。
2.低成本；由于該基片集成波導(SIW)結構僅由單層介質板外加上、下兩層金屬敷層和兩側的金屬化通孔構成，所以可以采用目前非常成熟的單層印刷電路板(PCB)生產工藝來生產，成本十分低廉。
3.加工難度低，易于大規模生產；傳統的矩形金屬波導對加工精度要求非常高，加工難度大，故不可能大規模生產。而該基片集成波導(SIW)結構采用單層印刷電路板(PCB)生產工藝就可能達到要求的精度并有滿意的性能，所以能夠大規模生產，加工難度也低了很多。
4.尺寸小，易于集成；由于該基片集成波導(SIW)結構采用單層印刷電路板(PCB)工藝生產，所以可以作為印刷電路板的一部分被集成到大規模電路中去，避免了很多設計上的麻煩。
5.器件上、下表面均有金屬覆蓋，抗干擾能力強；6.耦合器工作頻帶內的帶內耦合度高；7.耦合器的輸出端與耦合端之間能相位差波動小。
圖1是本實用新型的結構主視圖。
圖2是本實用新型的結構側視圖。
圖3是本實用新型的結構后視圖。
圖4是本實用新型耦合性能對比曲線圖，顯示耦合器耦合性能的S21與S31曲線在工作頻帶內的仿真與測試數據對比。兩條曲線的波動均在±0.3dB以內，因此可以認為耦合度較好。
圖5是本實用新型駐波性能與隔離性能曲線圖，顯示耦合器入射端與隔離端工作性能的S11與S41曲線在工作頻帶內的仿真與測試數據對比。兩條曲線的測試結果均在-12dB以下，隔離端對應的曲線均在-20dB以下，因此上述兩端口的性能符合日常工作要求，大于20dB的隔離度的性能較為理想。
圖6是本實用新型輸出相位性能曲線圖，顯示耦合器輸出端與耦合端的相位差的絕對值曲線。從10.50GHz到11.35GHz的頻帶內，上述兩端口之間的相位差波動均小于±5度。因此相位穩定度較好。
圖7是本實用新型的金屬化通孔的結構示意圖。
具體實施方式
一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片2、3的介質基片1，在介質基片1上設有2個基片集成波導4、5，在其中一個基片集成波導4的兩端分別設有輸入端41和輸出端42，在另一個基片集成波導5的兩端分別設有隔離端51和耦合端52，上述2個基片集成波導4、5由3行平行的金屬化通孔構成，在中間的成行金屬化通孔上設有耦合縫6，在基片集成波導4、5內分別設有H平面嵌塊71、72，H平面嵌塊71、72分別與緊鄰于兩邊的成行金屬化通孔且H平面嵌塊71、72與耦合縫6相對，H平面嵌塊71、72的寬度略小于耦合縫6的寬度，上述H平面嵌塊71、72由相互平行的成行金屬化通孔構成，該金屬化通孔的行數是根據實驗來確定的，行數過少則起不到加強耦合的作用；行數過多則反射增加，駐波性能變壞，在靠近輸出端42的基片集成波導4內的區域設有周期性慢波結構8，該周期性慢波結構8由分別設在基片集成波導4的兩內壁上的成列金屬化通孔構成，根據慢波結構的相關理論可以確定相應的金屬化通孔的列數的大致范圍，然后根據實驗做出適當增加3-5列，就可以得到滿意的結果。上述金屬化通孔是在介質基片上開設通孔，在通孔內壁上設置金屬套9并將金屬套與覆于介質基片雙側的金屬貼片連接起來。
權利要求1.一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，其特征在于包括雙面設有金屬貼片(2、3)的介質基片(1)，在介質基片(1)上設有2個基片集成波導(4、5)，在其中一個基片集成波導(4)的兩端分別設有輸入端(41)和輸出端(42)，在另一個基片集成波導(5)的兩端分別設有隔離端(51)和耦合端(52)，上述2個基片集成波導(4、5)由3行平行的金屬化通孔構成，在中間的成行金屬化通孔上設有耦合縫(6)，在基片集成波導(4、5)內分別設有H平面嵌塊(71、72)，H平面嵌塊(71、72)分別與緊鄰于兩邊的成行金屬化通孔且H平面嵌塊(71、72)與耦合縫(6)相對，上述H平面嵌塊(71、72)由相互平行的成行金屬化通孔構成，在靠近輸出端(42)的基片集成波導(4)內的區域設有周期性慢波結構(8)，該周期性慢波結構(8)由分別設在基片集成波導(4)的兩內壁上的成列金屬化通孔構成。
專利摘要本實用新型公開了一種涉及毫米波與微波器件的基片集成波導180度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片的介質基片，在介質基片上設有2個基片集成波導，一個基片集成波導的分別設有輸入端和輸出端，另一個基片集成波導分別設有隔離端和耦合端，2個基片集成波導由3行平行的金屬化通孔構成，基片集成波導內分別設有H平面嵌塊，H平面嵌塊由相互平行的成行金屬化通孔構成，在靠近輸出端的基片集成波導內的區域設有周期性慢波結構，該周期性慢波結構由分別設在基片集成波導靠近輸出端部分的兩內壁上的成列金屬化通孔構成。本實用新型具有體積小、成本低、易集成、性能好的等優點。
文檔編號H01P5/00GK2809911SQ20052007364
公開日2006年8月23日 申請日期2005年7月15日 優先權日2005年7月15日
發明者洪偉, 劉冰, 郝張成 申請人:東南大學