[发明专利]多层介质集成槽波导传输线

说明书

本发明公开了一种多层介质集成槽波导传输线，主要解决现有传输线加工复杂、功率容量小、工作带宽窄、适用频段受限、模式传输单一的问题。该传输线包括六层介质板，其中第二介质板为核心电路层；第三、第四介质板均开有槽区，用于集中电磁场能量，第五介质板开有矩形区域，用于抑制能量衰减，且槽区与矩形区域垂直放置，该三层介质板构成腔体层，位于第二介质板之上；第一介质板和第六介质板为附加层，分别位于第二介质板下面和第五介质板上部，以起密封和保护电路的作用。本发明通过采用主体电路与槽波导混合的结构，不仅增大了电磁波传输线率，而且兼具多模传输、损耗小、带宽宽、高低频传输特性好，可用于微波、毫米波分布式电路设计。

技术领域

本发明属于微波技术领域，特别涉及一种槽波导传输线，可用于微波、毫米波分布式电路设计。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，微波、毫米波逐渐进入人们的视野，并在通信领域发挥着重要的作用。在微波、毫米波电路设计中，用于设计电路的传统传输线往往结构单一，损耗过大，难免使得电路设计具有局限性。

在微波频段，传统的传输线有微带线，同轴线，带状线，槽线，共面波导和波导，其中：

微带线，作为最普遍的传输线，其形式常常为带状导线位于介质板上方，介质板下方附金属，因此面对接地问题，需要打孔，徒增设计损耗；

同轴线，其由两根共轴的圆柱导体组成，它能传输TE波、TM波和TEM波，但随着频率的升高，两根共轴圆柱导体的介质会产生严重的介质损耗，从而降低传输效率；

带状线，其由两块接地板和导带组成，导带位于上下板间的公共面的中间位置，它可以看作是由同轴线演变而来，因此在微波高频段及毫米波频段同样存在损耗过大，传输功率小的问题；

槽线，其是一种双带线，即介质上层附有金属，金属中间有开槽，主要用于传输准TE模，但作为传输线，必须采用高介电常数的衬底来提高传输效率，因而产生传输的局限性；

共面波导，其导带和接地面位于同一平面，虽说解决了微带线打通孔的问题，但其外表面导线在微波频率低端和毫米波频段由于辐射损耗大，使其优势并不明显；

波导，包括矩形波导、圆形波导，其由金属外壁裹成封闭空间，横截面为矩形或圆形，电磁波在其中间传播，但在微波高频段和毫米波频段，这种传统波导存在功率容量低，损耗大的缺点；

综上所述，传统传输线都有使用上的局限性，而且当进入毫米波频段时，随着频率的增大传统传输线损耗迅速增加，传统传输线对于高功率电磁波的传输将十分困难。

槽波导在上个世纪60年代由F.J.Tischer提出，是一种适合于毫米波频段的传输线。由于当时无线通信领域还未进入毫米波时代，因此对该结构没有得到进一步的研究。如今随着无线通信开发到毫米波频段，槽波导逐渐进入了人们的视野。传统槽波导由平板区和槽区组成，即纵向凸槽位于平行板的上下表面的一种波导结构。这种结构使得电磁场能量向中央槽区集中，平行板区电磁能量向两侧逐渐衰减，常工作在100GHz以上的频段内。在低频段内传统槽波导的传输效率差，且工作在100GHz以上的频段时，只在单模传输的情况下有较好的性能。为了保证高频段拥有良好的单模传输性能，需加长平行板区域，从而加大了波导的尺寸。近些年，基于传统槽波导提出了结构改进。

王善进、杨鸿生于2007年在微波学报上发表的“波纹圆形槽波导的导体损耗特性”一文中提出的波纹圆形槽波导传输线，如图1所示，其由上下两平板区和准圆柱区域构成，该结构是通过在圆形槽波导传播方向，沿其内壁上周期性地加载圆弧波纹凹槽的方式来达到减小波导导体损耗的目的，同时，通过设计合适的波纹凹槽内外径之比，在保证损耗的前提下获得更大的功率容量。但是这种波纹圆形槽波导传输线由于需要刻蚀圆弧波纹凹槽，使得加工难度增大，而且传输模式单一，带宽窄，不具备低频传输特性。