[发明专利]小型宽带基片集成波导平面魔T结构

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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10％。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)中得到很好的应用。如文献1(“Integrated microstrip and rectangular waveguide in planarform”，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(SIW)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。

发明内容

本发明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。

实现本发明目的的技术解决方案为：本发明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。

本发明与现有技术相比，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(SIW)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以下，传输频段的相对带宽接近20％。

附图说明

图1为本发明小型宽带基片集成波导平面魔T的结构平面示意图。

图2为本发明小型宽带基片集成波导平面魔T结构的上层示意图。

图3为本发明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为本发明小型宽带集成波导平面魔T结构的下层示意图。

图5为本发明小型宽带集成波导平面魔T结构结构的立体示意图。

图6为本发明小型宽带集成波导平面魔T测试的电路简化图。

图7为本发明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.