[发明专利]一种基于基片集成波导的单模反射型衰减器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于微波毫米波测试电路的单模反射型衰减器，特别涉及基片集成波导的波导结构。

背景技术

衰减器是一种在工作频段内，通过机械控制或电控的方法引入特定衰减的电路，广泛应用于日常电视机和收音机的信号接收系统以及微波测试领域。在微波测试系统中，因为一些大功率信号不能直接通过测量仪器测量，需要利用衰减器将功率衰减到测量仪器指定的范围内。基于矩形波导的反射型衰减器是一种非常常用的衰减器，它通过机械控制的方法来实现固定衰减，其具体结构为：信号输入和输出矩形波导之间，插入一段截止频率高于传输信号频率的矩形波导，该矩形波导的长度和宽度决定其衰减的大小。这种基于矩形波导的反射型衰减器由于其优良性能而得到了广泛的应用，然而这种衰减器加工精度严格，成本高，不易集成，不适合大规模生产。

基片集成波导(Substrate integrated waveguide，SIW)是由低损耗介质基片、覆盖在介质基片上下表面的金属镀层和位于基片两侧连续的金属化通孔或者金属柱组成，其传播特性与金属矩形波导类似，既有传统波导损耗低、Q值高、功率容量大的优点，又有微带线剖面低、结构紧凑、易于集成的优点，成为当前微波领域研究的热点之一。SIW的萌芽最早出现在1994年，是由日本学者F.Shigeki提出，2003年，Prof.K.Wu提出了Substrate Integrated Circuits(SIC)的概念。近年来，国内外众多学者对SIW技术展开了广泛的研究，SIW被广泛地应用到了微波毫米波电路中，如滤波器、耦合器、功分器、振荡器、天线馈线、频率选择表面等，为微波电路及系统的设计注入了新的活力。

描述的应用于微波毫米波测试电路的基于基片集成波导的单模(TE₁₀模)反射型衰减器主体采用三个单模基片集成波导级联的结构，两侧的单模基片集成波导腔体用来提供信号的输入与输出，他们的截止频率低于传输信号频率，中间的单模基片集成波导腔体用来提供信号衰减，他的截止频率高于传输信号频率；在级联波导的两端分别设置50Ω带状阻抗转换器用来连接信号输入和输出；该衰减器不仅精确地实现了设定的信号衰减值，而且该衰减器成本低、剖面低、结构紧凑、功率容量大、易于集成，适应大规模生产，满足了大功率微波测试仪器小型化的要求，可以广泛应用于微波测试集成电路中。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于微波测试领域，能实现精确衰减，并且成本低、剖面低、结构紧凑、易于集成的基于基片集成波导的单模反射型衰减器。

实现本发明的技术解决方案是：

一种基于基片集成波导的单模(TE₁₀模)反射型衰减器，该衰减器采用三个单模基片集成波导腔体级联的结构，两侧为信号传输单模基片集成波导腔体，中间为信号衰减单模基片集成波导腔体；单模基片集成波导腔体由介质基片以及覆盖在介质基片表面的上表面金属贴片，下表面金属贴片和沿上表面金属贴片边缘排列并贯穿介质基片的连续的金属化过孔共同组成；级联腔体的两端分别设置阻抗特性为50Ω的带状阻抗转换器，并与信号输入端和信号输出端相连接。

通过控制信号传输单模基片集成波导腔体的尺寸，使其截止频率低于传输信号频率；通过控制信号衰减单模基片集成波导腔体的尺寸，使其截止频率高于传输信号频率并精确地实现设定的信号衰减。

本发明与现有技术相比，具体具有如下优点：

1)成本低：整个衰减器由介质基片，金属贴片，金属化通孔组成，因此可以由传统的印刷电路板技术实现，故而成本低廉；

2)加工难度低，适合大规模生产：传统的矩形波导反射型衰减器对加工精度要求高，加工难度大，不适合大规模生产。而基于基片集成波导反射型衰减器可以由传统的印刷电路板或低温共烧陶瓷技术实现，不仅在精度上能够达到令人满意的效果，而且加工难度低，不须额外调试，能够大规模生产；

3)尺寸小，易于集成：由于设计的衰减器采用单层基板结构，所以可以作为电路板的一部分本集成到大规模电路中去，不仅避免了设计上的麻烦，而且使得电路整体更加紧凑、稳定。

附图说明

图1为本发明基于基片集成波导的单模反射型衰减器的主视图，

图2为本发明基于基片集成波导的单模反射型衰减器的后视图，

图3为工作频率为12GHz的衰减器正向传输系数S₂₁的实测结果，

以上图片中含有：