一種新型基片集成間隙波導結構的制作方法

本發明涉及新型基片集成間隙波導結構，屬于電子技術領域。

背景技術：

隨著電子技術領域的高速發展，波導元件的小型化已成為一種趨勢。間隙波導作為標準的金屬波導的一個平面化解決方案被提出來。目前，已經有三種結構的間隙波導：微帶間隙線波導、脊凹槽波導和脊間隙波導。微帶間隙波導傳輸頻帶較窄；脊凹槽波導不太便于推廣；脊間隙波導帶寬較寬，無空腔諧振，不需要封裝，但不便于集成。

近年來，由于基片集成波導（SIW）具有低剖面、小尺寸和易于平面集成等特性，使之在無源器件設計中得到了廣泛的應用,出現了大量基于SIW的濾波器、功分器、天線及直線陣列。但是，基片集成波導（SIW）在工作頻帶內會引起非常高的特性阻抗，這樣就會與電路系統發生沖突，因此需要一個復雜的過渡結構來實現阻抗匹配。

如果將上述的脊間隙波導和基片集成波導（SIW）結合在一起，無疑可以解決脊間隙波導的集成問題，若能同時實現穩定的特性阻抗，則不需要復雜的過渡結構。本發明首次將脊間隙波導和基片集成波導（SIW）結合，提出了一種新型基片集成間隙波導結構,解決了脊間隙波導的集成問題以及基片集成波導（SIW）的阻抗匹配問題。

本發明設計的一種新型基片集成間隙波導結構，經文獻檢索，未見與本發明相同的公開報道。

技術實現要素：

本發明針對背景技術存在的缺陷，設計出一種新型基片集成間隙波導結構。

本發明的新型基片集成間隙波導結構如圖1所示，包括：介質板（1），介質板（2），金屬過孔（3、5），金屬圓形貼片（4），微帶線（6、9）和漸變線（7、8）；其中：

a. 介質板（1）為長方體，也稱為過孔層介質板；在介質板（1）的上表面涂有金屬層；介質板（1）的下表面涂有金屬圓形貼片（4），下表面的中間位置有微帶線（6）；在介質板（1）的中間位置打一排周期性的過孔（5），過孔（5）和微帶線（6）組成微帶脊結構（5、6）；在過孔（5）的兩側分別打3排周期性的過孔（3）；周期性的過孔（3）和附在其下的金屬圓形貼片（4）組成EBG結構（3、4），EBG結構（3、4）對稱位于微帶脊（5、6）的兩側；過孔（5）的周期比EBG結構（3、4）的周期略大；

b. 介質板（2）為長方體，也稱為間隙層介質板；在介質板（2）上表面中間位置有微帶線（9）和漸變線（7、8），介質板（2）下表面涂有金屬層；

c. 介質板（1）與介質板（2）粘合在一起, 粘和時介質板（1）下表面的微帶線（6）與介質板（2）上表面的微帶線（9）重合；

如上所述介質板（1）與介質板（2）粘和在一起形成本發明的新型基片集成間隙波導結構。

如上所述介質板（1）與介質板（2）使用不同的介質材料，介質板（1）的介電常數大于介質板（2）的介電常數，以降低工作頻率和插入損耗；介質板（2）用做間隙層，實現了穩定的間隙高度；介質板（2）上表面中間位置放置的漸變線（7、8）使基片集成間隙波導的特性阻抗隨頻率變化保持穩定，便于集成；

根據需要，如上所述的EBG結構（3、4）可以采用不同的排數；

如上所述的EBG結構（3、4）在諧振頻率附近表現為高阻狀態，而且對入射電磁波具有同相反射作用，可以防止能量外泄，避免外部電磁場的干擾。

如上所述的新型基片集成間隙波導具有準TEM模式，可實現更簡單的傳輸以及更好的性能。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1、具有小尺寸，低剖面，易集成，易加工，制造成本低；

2、低損耗，結構穩定，傳輸性能好；

3、具有較寬的工作帶寬，工作頻率范圍為25.4GHz-48.77GHz。

附圖說明

圖1為本發明基片集成間隙波導結構示意圖。

圖2為本發明過孔層介質板（1）的上表面圖。

圖3為本發明過孔層介質板（1）的下表面圖。

圖4為本發明間隙層介質板（2）的上表面圖。

圖5為本發明間隙層介質板（2）的下表面圖。

圖6為本發明基片集成間隙波導結構正視圖。

圖7為本發明基片集成間隙波導的S11和S21仿真和測試圖。

圖8為本發明基片集成間隙波導的S21仿真和測試圖。

具體實施方式

本發明的新型基片集成間隙波導結構如圖1所示，包括：介質板（1），介質板（2），金屬過孔（3、5），金屬圓形貼片（4），微帶線（6、9）和漸變線（7、8）；其中：

a. 介質板（1）為長方體，也稱為過孔層介質板；在介質板（1）的上表面涂有金屬層；介質板（1）的下表面涂有金屬圓形貼片（4），下表面的中間位置有微帶線（6）；在介質板（1）的中間位置打一排周期性的過孔（5），過孔（5）和微帶線（6）組成微帶脊結構（5、6）；在過孔（5）的兩側分別打3排周期性的過孔（3）；周期性的過孔（3）和附在其下的金屬圓形貼片（4）組成EBG結構（3、4），EBG結構（3、4）對稱位于微帶脊（5、6）的兩側；過孔（5）的周期比EBG結構（3、4）的周期略大；

b. 介質板（2）為長方體，也稱為間隙層介質板；在介質板（2）上表面中間位置有微帶線（9）和漸變線（7、8），介質板（2）下表面涂有金屬層；

c. 介質板（1）與介質板（2）粘合在一起, 粘和時介質板（1）下表面的微帶線（6）與介質板（2）上表面的微帶線（9）重合；

如上所述介質板（1）與介質板（2）粘和在一起形成本發明的新型基片集成間隙波導結構。

如上所述介質板（1）與介質板（2）使用不同的介質材料，介質板（1）的介電常數大于介質板（2）的介電常數，以降低工作頻率和插入損耗；介質板（2）用做間隙層，實現了穩定的間隙高度；介質板（2）上表面中間位置放置的漸變線（7、8）使基片集成間隙波導的特性阻抗隨頻率變化保持穩定，便于集成；

根據需要，如上所述的EBG結構（3、4）可以采用不同的排數；

如上所述的EBG結構（3、4）在諧振頻率附近表現為高阻狀態，而且對入射電磁波具有同相反射作用，可以防止能量外泄，避免外部電磁場的干擾。

如上所述的新型基片集成間隙波導具有準TEM模式，可實現更簡單的傳輸以及更好的性能。

本發明基片集成間隙波導結構具有很好的緊湊性，介質板（1）采用介電常數為6.15、損耗角正切為0.0027的RT/Duroid 6006介質材料，尺寸為19.184mm*9.088mm*0.635mm，介質板（2）采用介電常數為2.94和損耗角正切為0.0012的RT/Duroid 6002介質材料，尺寸為26.984mm*9.088mm*0.254mm。圖6和圖7所示的仿真和測試結果表明，在毫米波頻段25.40GHz-48.77GHz內，本發明的新型基片集成間隙波導具有S11小于-15dB，大部分小于-20dB的阻抗特性，和 S21大于-1.2dB，大部分大于-0.6dB的傳輸特性，是一種尺寸小、結構簡單、便于集成的寬帶低耗基片集成間隙波導。