[发明专利]基片集成非辐射介质波导人字型功分器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基片集成非辐射介质波导人字型功分器，特别涉及一种共面波导到槽线的过渡结构激励的基片集成非辐射介质波导等分功分器，属于微波技术领域。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，在微波领域中频段资源出现匮乏现象，然而微波频段不断向毫米波频段发展的趋势逐渐解决此问题的困扰，非辐射介质波导以其特有的高频率低损耗特性和不连续弯曲处无辐射特性而成为备受青睐的毫米波元器件之一，促进了微波毫米波集成电路系统的发展。

由于非辐射介质波导难以与传统平面电路混合集成，提出将基片集成技术应用于非辐射介质波导从而实现平面化的非辐射介质波导结构，即形成基片集成非辐射介质波导，其不仅保留了非辐射介质波导优势还克服了难集成的缺陷，实现了平面化的非辐射介质波导，进而提出在印刷版电路上基片集成非辐射介质波导结构，这种介质波导不仅充分利用其特有的特性，并且高效的避免了加工精度、成本、损耗性问题，在此结构基础上设计等分功分器实现微波毫米波混合集成多层电路，为该领域新的毫米波元器件的设计研究做出铺垫，使其在微波毫米波领域有着较大的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基片集成非辐射介质波导人字型功分器，是一种共面波导到槽线的过渡结构激励的基片集成非辐射介质波导功分器，是将共面波导到槽线的过渡结构集成到基片集成非辐射介质波导，形成了一个三层的微波毫米波电路结构，通过非辐射介质波导通孔的设计实现功分器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基片集成非辐射介质波导人字型功分器，包括顶层介质板、中间层介质板、底层介质板、顶层金属层、底层金属层，其中，顶层介质板、中间层介质板、底层介质板同轴堆叠放置，顶层金属层设置在顶层介质板的上表面，底层金属层设置在底层介质板的下表面，底层金属层与顶层金属层在底层介质板的下表面的投影重合；

顶层介质板、中间层介质板、底层介质板的重叠区域，设置阵列式空气通孔，且阵列式空气通孔之间预留一个人字型的介质条带，阵列式空气通孔与顶层介质板、中间层介质板、底层介质板、底层金属层、顶层金属层构成一个人字型的基片集成非辐射介质波导，其中，阵列式空气通孔关于人字型的介质条带对称分布；

中间层介质板与顶层介质板的未重叠区域，从人字型基片集成非辐射介质波导的三端分别向外设置一个共面波导到槽线的过渡结构，其中，每个共面波导到槽线的过渡结构中共面波导的金属接地板中与槽线垂直相交的边沿与顶层金属层在中间层介质板上的投影的边沿重合；

中间层介质板的上表面，分别在每个共面波导到槽线的过渡结构中的槽线靠近基片集成非辐射介质波导的一端设置第一三角形渐变结构，以调整槽线宽度、实现阻抗匹配；分别在人字型介质条带靠近共面波导到槽线的过渡结构的一端向介质条带内设置第二三角形渐变结构，将共面波导到槽线的过渡结构接入基片集成非辐射介质波导；

底层介质板的下表面，从人字型介质条带在底层金属层上的投影的三端分别向内开梯形槽，以与中间层介质板上的第二三角形渐变结构相匹配。

作为本发明的进一步优化方案，共面波导到槽线的过渡结构由中心导带、第一和第二金属接地板、开路支节、槽线、第一和第二金属条带、金属通孔构成，其中，中心导带、第一和第二金属接地板、开路支节、槽线均设置在中间层介质板的上表面，中心导带的末端处设置与其垂直相交的金属支节，中心导带与金属支节的两侧分别设置第一、第二金属接地板，第一、第二金属接地板之间存在间隙，第一金属接地板与中心导带之间存在间隙，第二金属接地板与中心导带、金属支节之间均存在间隙，金属支节及其与第二金属接地板之间的间隙构成共面波导的开路支节，开路支节中远离中心导带起始端的边沿与中心导带起始端之间的距离小于中心导带的长度，第一、第二金属接地板之间的间隙构成槽线；第一、第二金属条带均设置在中间层介质板的下表面，且第一、第二金属条带均垂直于中心导带且位于开路支节与中心导带起始端之间，每条金属条带的两端均设置有连通金属条带与第一和第二金属接地板的金属通孔，其中，紧靠开路支节的金属通孔与开路支节相切。

作为本发明的进一步优化方案，顶层介质板的上表面，人字型基片集成非辐射介质波导的三个端口处分别保留相同宽度不设置金属层。

作为本发明的进一步优化方案，阵列式空气通孔中通孔的尺寸和通孔之间的间距根据电路的工作频率确定。

作为本发明的进一步优化方案，梯形槽关于人字型基片集成非辐射介质波导对称。