半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器的製作方法
2023-05-28 17:00:41 1
專利名稱：半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種毫米波與微波器件，尤其涉及一種半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器。
背景技術：
在現有的毫米波與微波器件中，能實現90度相位差輸出的定向耦合器主要有兩種形式微帶形式和波導形式；前者在高頻率條件下，輻射損耗大，後者雖然性能較好，但加工難度大、成本高。近年來藉助印刷電路板(PCB)工藝實現的基片集成波導(SIW)的90度三分貝定向耦合器性能優良，但由於PCB板厚度有限，SIW結構的寬高比較大，設計的器件的面積也較可觀.因此在SIW的基礎之上作出進一步改進，設計出具有尺寸更小、損耗更低、性能更好的定向耦合器，具有重要現實意義。
發明內容
本發明提供一種尺寸小、損耗低、成本低、易集成、性能好的半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器。
本發明採用如下技術方案一種涉及毫米波與微波器件的半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片的介質基片，在其中一面金屬貼片上設有輸入端、輸出端、隔離端和耦合端在輸入端、輸出端與隔離端、耦合端之間設有成行排列的金屬化通孔和耦合縫。
與現有技術相比，本發明具有如下優點1.低損耗；由於該半模基片集成波導(HMSIW)結構中的上、下金屬敷層和中間的金屬化通孔，從基片集成波導技術演化而來，保留了基片集成波導固有的低損耗特性，同時由於該半模基片集成波導的寬高比相對SIW更小，因此電磁波在傳播過程因介質的非理想性而產生的損耗更小，因而具有更佳的低損耗特性.
2.低成本；由於該半模基片集成波導(HMSIW)結構僅由單層介質板外加上、下兩層金屬敷層和中間的金屬化通孔構成，所以可以採用目前非常成熟的單層印刷電路板(PCB)生產工藝來生產，成本十分低廉3.加工難度低，易於大規模生產；傳統的矩形金屬波導對加工精度要求非常高，加工難度大，故不可能大規模生產。而該半模基片集成波導(HMSIW)結構採用單層印刷電路板(PCB)生產工藝就可能達到要求的精度並有滿意的性能，所以能夠大規模生產，加工難度也較低。
4.尺寸小，易於集成；與相同工作頻段的基片集成波導耦合器相比，在尺寸上縮減近50％。同時該半模基片集成波導(HMSIW)結構採用單層印刷電路板(PCB)工藝生產，所以可以作為印刷電路板的一部分被集成到大規模電路中去，與傳統的波導耦合器相比，尺寸更小，集成度更高，避免了很多設計上的麻煩。
5.器件上、下表面均有金屬覆蓋，抗幹擾能力強。
6.耦合器工作頻帶內的帶內耦合度高。
7.耦合器的輸出端與耦合端之間能相位差波動小。
圖1是本發明的結構主視圖。
圖2是本發明的結構側視圖。
圖3是本發明的結構後視圖。
圖4是本發明的金屬化通孔的結構示意圖。
圖5是本發明耦合性能對比曲線圖。
圖6是本發明駐波性能與隔離性能曲線圖。
圖7是本發明輸出相位性能曲線圖。
具體實施例方式
本實施例所述的一種涉及毫米波與微波器件的半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器。
參照圖2，本實施例包括雙面覆有金屬貼片2、3的介質基片1；參照圖1和圖3，在其中一面金屬貼片2上設有輸入端41、輸出端42、隔離端51和耦合端52，在輸入端41、輸出端42與隔離端51、耦合端52之間設有成行排列的金屬化通孔和耦合縫6。這樣的結構，在雙面覆有金屬貼片2、3的介質基片1上形成了2個半模基片集成波導4、5，在其中一個半模基片集成波導4的兩端分別設有輸入端41和輸出端42，在另一個半模基片集成波導5的兩端分別設有隔離端51和耦合端52，上述兩個半模基片集成波導4、5共用由一排金屬化通孔構成的分隔條帶，其上還設有耦合縫6，上述金屬化通孔是在介質基片上開設通孔，在通孔內壁上設置金屬套7並將金屬套與覆於介質基片雙側的金屬貼片連接起來。
參照圖4，金屬化通孔是在雙面覆有金屬箔2、3的介質基片1開設通孔，在通孔內設置金屬套7，且該金屬套7的兩端分別與金屬貼片2、3連接。
參照圖5，顯示耦合器耦合性能的S21與S31曲線在工作頻帶內的仿真與測試數據對比。兩條測試曲線的值在4.0分貝±0.5分貝內時對應的頻帶從10.8GHz至13.6GHz；同時測試與仿真的結果吻合得很好，因此該半模基片集成的功率平衡度較好。
參照圖6，顯示耦合器入射端與隔離端工作性能的S11與S41曲線在工作頻帶內的仿真與測試數據對比。兩條曲線的測試結果均在-15分貝以下，而在10.5GHz-13GHz的範圍內，耦合器的隔離度超過20分貝，因此上述兩埠的性能符合日常工作要求。
參照圖7，顯示耦合器輸出端與耦合端的相位差的絕對值曲線。從10GHz到14GHz的頻帶內，上述兩埠之間的相位差均位於87.5度±2.5度。因此相位穩定度較好。
權利要求
1.一種涉及毫米波與微波器件的半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片(2、3)的介質基片(1)，在其中一面金屬貼片(2)上設有輸入端(41)、輸出端(42)、隔離端(51)和耦合端(52)，其特徵在於在輸入端(41)、輸出端(42)與隔離端(51)、耦合端(52)之間設有成行排列的金屬化通孔和耦合縫(6)。
全文摘要
本發明公開了一種涉及毫米波與微波器件的半模基片集成波導90度三分貝定向耦合器，包括雙面設有金屬貼片的介質基片，在其中一面金屬貼片上設有輸入端、輸出端、隔離端和耦合端。由於該半模基片集成波導結構保留了基片集成波導固有的低損耗特性，同時由於該半模基片集成波導的寬高比相對SIW更小，因此電磁波在傳播過程因介質的非理想性而產生的損耗更小，因而具有更佳的低損耗特性。並且可以採用目前非常成熟的單層印刷電路板生產工藝來生產，成本十分低廉。該半模基片集成波導結構採用單層印刷電路板生產工藝就可能達到要求的精度並有滿意的性能，所以能夠大規模生產，加工難度也較低。
文檔編號H01P5/12GK1937309SQ200610096839
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月20日 優先權日2006年10月20日
發明者洪偉, 劉冰 申請人:東南大學