[发明专利]一种微带线到空心基片集成波导ESIW的过渡结构

说明书

本发明涉及微波技术，具体涉及一种微带线到空心基片集成波导ESIW的过渡结构。本发明在ESIW的内部，按照一定的规律加入了高度低于PCB介质基板厚度的金属柱，通过调整金属柱的高度，改变ESIW内部人工介质基板的等效相对介电常数。本发明消除了在薄PCB介质基板中锥形渐变介质基板结构容易断裂的隐患，同时也保持了较小的电路尺寸。

技术领域

本发明涉及微波技术，具体涉及一种微带线到空心基片集成波导(Emptysubstrate integrated waveguide，ESIW)的过渡结构。

背景技术

基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)作为一种新型的传输线结构已经被广泛地用于微波与毫米波电路，其具有损耗低、微波性能优良、易于集成等优点。另一方面，为了进一步减少SIW的损耗，空心基片集成波导(ESIW)传输结构被提出。与SIW相比，ESIW在保留SIW易于集成的优点的同时，传输的插损也进一步降低。与SIW的性能类似，ESIW同时也具备了传统金属波导和微带线的优点，能够在平面电路中很方便的实现高性能微波毫米波电路结构。

由于微带线传输的是准TEM模，ESIW传播的是TE₁₀模，因此从微带线到ESIW，需要相应的过渡结构来完成模式之间的转换。根据工程实践经验和现有的文献报道，已有一些从微带线到ESIW的过渡结构被提出。

现有技术主要有以下结构和方法可供参考：

研究者Héctor Esteban等人，在微带线和锥形渐变介质板结构之间，加入了一段梯形渐变过渡微带结构；并与ESIW相连的地方，使用一种锥形渐变介质基板结构，将这种锥形渐变介质基板嵌入到ESIW的输入输出端，能够在薄的PCB中实现微带线到ESIW的过渡。并引入了两个非金属化半圆过孔，在ESIW的外侧各开了两排金属化通孔，以防止电磁波的泄露，获得了优于20dB的回波损耗。参见文献Héctor Esteban,Angel Belenguer,Juan R.Sánchez,Carmen Bachiller,Vicente E.Boria,“Improved Low Reflection TransitionFrom Microstrip Line to Empty Substrate Integrated Waveguide,”IEEE Microwaveand Wireless Components letters,Vol.27,No.8,August 2017:685-687。

研究者Zhiqiang Liu等人在局部空气区域加宽了ESIW的宽度，形成工字型的空气区域，省去了锥形渐变介质基板，在整个Ku波段获得了优于21dB的回波损耗和0.83±0.25dB的插损。参见文献Zhiqiang Liu,Jinping Xu,Wenbo Wang,“Wideband TransitionFrom Microstrip Line to Empty Substrate Integrated Waveguide Without SharpDielectric Taper,”IEEE Microwave and Wireless Components Letters,2018:1-3。

以上两种微带线和ESIW之间的过渡结构：一种采用锥形渐变介质基板结构作为过渡结构，并引入了两个非金属化半圆过孔，在ESIW的外侧各开了两排金属化通孔，以防止电磁波的泄露，获得了优于20dB的回波损耗；但是锥形渐变介质基板结构在薄PCB介质基板中，锥形渐变介质板的加工存在难度，且容易断裂。另一种在微带线和ESIW之间的局部空气区域加宽了ESIW宽度，消除了锥形渐变介质板结构，使其能在柔软和薄的基板上实现过渡功能，在整个Ku波段获得了优于21dB的回波损耗和0.83±0.25dB的插损，但其存在电路尺寸过大的缺点。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为了解决现有微带线与ESIW的过渡结构存在的小电路尺寸和加工难度低不易断裂不可兼具的问题。本发明提供了一种微带线到空心基片集成波导ESIW的过渡结构。