[发明专利]一种基片集成式低无源互调波导法兰垫片

说明书

一种基片集成式低无源互调波导法兰垫片，通过构造基片集成式的双面周期性金属单元阵列，结合外层支撑结构，在传统波导法兰之间构成双面无金属接触的过渡连接结构，通过特定步骤确定关键结构尺寸，获得合适的电磁禁带特性，保证电磁场沿波导正常传输而不泄露，进而代替传统波导法兰连接的金属面接触，大幅消除了金属接触非线性，实现低无源互调性能。本发明所提垫片结构无需改变原波导法兰结构，即可实现低无源互调过渡连接，且通过基片集成方式可以实现小型轻薄化和高度灵活性，在低频至高频范围内均可实现与标准波导法兰面的尺寸匹配。可以实现低成本、通用批量化，可应用于各种低无源互调需求的大功率微波部件、系统以及测试系统中。

技术领域

本发明涉及一种波导法兰垫片，属于微波技术领域。

背景技术

无源互调(Passive Intermodulation，PIM)效应是通信系统中的一种重要的干扰现象，广泛存在于各种大功率微波无源部件及连接结构中。为了保证通信系统的正常工作，需采取有效的无源互调抑制措施。产生无源互调的主要机理为接触非线性和材料非线性，其中材料非线性可以通过选择合适的材料而避免，而接触非线性则普遍存在于各种微波无源结构中。波导结构是各种大功率微波系统中最广泛应用的结构形式之一，而波导法兰连接是波导结构中产生无源互调的首要因素，目前常用的标准波导法兰采用物理连接方式，法兰的连接部分由于电镀、粗糙度、脏污以及材料界面过渡等多种因素的存在，会引起接触非线性，从而产生无源互调效应。

目前已有的针对波导法兰的无源互调抑制措施主要有高压法兰和介质膜隔离方式。高压法兰除了增压台结构外，还需要保证接触面足够高的光洁度和精确的力矩紧固，对于加工装配工艺有着很高的要求，且由于存在着接触，无法从根本上消除接触非线性，存在着长期可靠性问题。介质膜隔离方式由于可靠性问题目前尚无法用于实际产品中。

此外，目前存在的扼流(choke)式法兰，虽然避免了一部分电接触，但是由于其主要结构为四分之一波长扼流槽，无法实现宽带性能，工作带宽较窄，实际应用中也受限制。专利“一种低无源互调波导法兰及设计方法”提出基于非接触电磁带隙结构的低无源互调波导法兰，可以有效地抑制接触非线性，且工作带宽很宽。但是，该专利所提结构及方法需要改变原有波导法兰结构，在实际应用中通用性较差，相应地会产生相对较高的成本。专利“一种低无源互调波导法兰转换装置”，提出基于金属双面非接触电磁带隙结构的低无源互调波导法兰转换装置，无需改变原有波导法兰结构，即可实现低无源互调过渡转换设计，具有一定的通用性。但是该专利所提装置在低频应用中受限，因为随着频率的降低，周期性金属凸体结构的尺寸相应增加，常规标准波导法兰面积有限，无法布置足够数量的金属凸体单元，无法实现预期的电磁禁带特性，影响电磁波的正常传输。且该专利结构难以实现小型轻量化。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基片集成式低无源互调波导法兰垫片，作为传统波导法兰的过渡连接结构。通过特定步骤确定关键结构尺寸参数，获得合适的电磁禁带特性，保证电磁场沿波导正常传输，无法从空气或介质间隙中泄露，进而代替传统波导法兰连接的金属面接触，大幅消除了金属接触非线性，实现低无源互调性能。本发明无需改变原波导法兰结构，即可实现传统波导法兰的低无源互调过渡连接，且通过基片集成方式可以实现小型轻薄化和高度灵活性，在低频至高频范围内均可实现与标准波导法兰面的尺寸匹配。可以实现低成本、通用批量化，可应用于各种低无源互调需求的大功率微波部件、系统以及测试系统中。

本发明的技术解决方案是：一种基片集成式低无源互调波导法兰垫片，包括双面周期性金属单元、介质基片及金属化通孔；介质基片上预留有波导传输口和固定通孔，尺寸及位置与相应的标准波导法兰一致；所述双面周期性金属单元为平面贴片结构，按照设定的规则依次排列，采用PCB印制板工艺分别印制于介质基片的正反两面；介质基片的正反面上位置相对应的两个双面周期性金属单元之间通过金属化通孔相连接。

所述双面周期性金属单元为任意规则形状，在同一平面内的形状、尺寸及排列方式相同。