[发明专利]基于堆叠蘑菇型电磁带隙结构封装的悬置线间隙波导

说明书

本发明属于微波技术领域，公开了一种基于堆叠蘑菇型电磁带隙结构封装的悬置线间隙波导，包括导波结构和在其两侧的电磁封装结构；导波结构包括平行的上、下金属板和在其中间位置的悬置内导体；位于导波结构两侧的电磁封装结构包括平行的上、下金属板和周期性排列的垂直堆叠蘑菇型电磁带隙结构单元。本发明利用堆叠蘑菇型电磁带隙结构作为封装结构，因此具有非电接触、高结构稳定性、低安装成本的优势；本发明的导波媒质为空气，因此具有低介质损耗的优势；本发明所传输的横电磁模式不能激发堆叠蘑菇型电磁带隙结构封装的低频模式，因此本发明具有宽的主模传输带宽，带宽范围从直流到该堆叠蘑菇型电磁带隙结构单元提供的完全禁带的频率上限。

技术领域

本发明属于微波技术领域，尤其涉及一种基于堆叠蘑菇型电磁带隙结构封装的悬置线间隙波导。

背景技术

目前：随着对毫米波频段的无线系统需求不断增加，基于传统微波传输线所设计的器件在实现低损耗、高集成度、低成本和高稳定性方面面临着挑战。传统的空心金属矩形波导具有低损耗、高品质因数的优点，但存在体积大，难以与射频电路集成。微带线具有易集成的优点，但是在毫米波频段，微带线易产生辐射损耗、表面波，造成传输效率降低且对相邻电路造成电磁干扰；为解决这个问题，通常采用金属腔体来屏蔽微带电路，但是易激发腔体模式，从而造成性能恶化。在带状线中，两个地面平面之间的任何垂直不对称都会导致高次模产生。基片集成波导是一种自封装结构，可看作为金属波导的平面形式。由于导波媒质为有耗介质板，因此基片集成波导工作在高频时会产生严重的介质损耗。

为了解决高介质损耗的问题，业界提出了多种空气填充的基于多层印刷电路板的传输线，例如：空气填充的基片集成波导、基片集成悬置线和基片集成同轴线。然而，当工作在高频时，由于多层印刷电路板之间可能存在不良的电接触，特别是在不连续处，易造成电磁能量泄露。为了实现多层印刷电路板之间良好的电接触，往往需要采用昂贵的加工工艺，例如低温共烧陶瓷技术、多层板技术等等。

为了解决多层印刷电路板之间不良电接触造成的能量泄露问题，业界提出了间隙波导技术。也就是通过在导波结构周围加载电磁带隙结构来提供禁带，实现禁带频率范围内的电磁封装。从易集成方面出发，提出了封装微带线、基片集成间隙波导、倒微带间隙波导和印刷脊间隙波导四种传输线。其中，封装微带线和基片集成间隙波导虽然具有稳定的结构，但是导波媒质为有耗介质，在高频处不可避免地产生严重的介质损耗。倒微带间隙波导和印刷脊间隙波导的导波媒质为空气，具有低介质损耗的优势，但是在遭受外界压力影响下，结构易发生变形，导致导波区域空气层的厚度发生变化，从而使传输线的性能恶化。此外，非接触式基片集成波导也被提出，可以实现低介质损耗和高的结构稳定性，但是导波区域不够紧凑，限制其在结构紧凑系统中的应用。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)由于在毫米波频段，对板间不良电接触更加敏感，特别是在不连续处。业界提出空气填充的基片集成波导、基片集成悬置线和基片集成同轴线要实现良好的板间电接触，需要使用昂贵的加工工艺，造成加工制造成本的提高。

(2)业届提出的间隙波导技术具有非接触的优势，其中基片类型的间隙波导传输线具有易集成的特点，例如：封装微带线、基片集成间隙波导、倒微带间隙波导、印刷脊间隙波导和非接触式基片集成波导。前四种传输线存在的问题是不能同时实现低介质损耗和高的结构稳定性。非接触式基片集成波导存在的问题是结构不紧凑。

解决以上问题及缺陷的难度为：传统的基片类型间隙波导传输线在实现结构紧凑的前提下，无法同时实现低介质损耗和高的结构稳定性。

解决以上问题及缺陷的意义为：新型传输线在实现易集成和非接触特性的前提下，可同时实现低介质损耗和高的结构稳定性。此外，还具有紧凑的导波结构，从而可以基于该新型传输线来实现应用于毫米波频段的高性能器件和系统的研制和开发。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于堆叠蘑菇型电磁带隙结构封装的悬置线间隙波导。