专利名称：：孔缝阵列速度补偿方法及孔缝阵列弯曲共面波导的制作方法
技术领域：
：本发明涉及微波
技术领域：
，具体地讲是一种孔缝阵列速度补偿方法及孔缝阵列弯曲共面波导。
背景技术：
：共面波导具有易于串并联、低辐射、低色散以及便于集成等优点，所以广泛应用于单片微波集成电路中。但由于共面波导结构包含两条作为传输路径的缝隙，当共面波导结构弯曲时，就会出现两条缝隙长度不等的情况，故电磁波通过两条缝隙之后会出现相位差，在时间上表现为两条缝隙中的信号不再同步，从而出现较大的电磁波反射、辐射、信号的色散、展宽等现象，不利于能量的传输，信号的完整性也受到破坏。常用的不连续共面波导结构有弯曲结构、T型结构、阶梯结构等。电磁波在这些结构中传输都会出现上述现象，所以如何对这些结构进行改进成为科研工作者争相研究的问题。在研究过程中，有人提出了在弯曲处的两端架设空气桥的方法，该方法在微波电路设计中得到了广泛的应用。其原理是分别在不连续结构的两端用空气桥把共面波导的两个地板连接起来使得电磁波相位相同，信号同步。但由于所架设的空气桥与共面波导不在同一平面，所以在制作工艺上增加了架设空气桥的工序，成本也有所增加，并且从集成的角度来说体积的增加导致集成度有所下降。
发明内容本发明的目的就是提供一种孔缝阵列速度补偿方法及孔缝阵列弯曲共面波导。该孔缝阵列弯曲共面波导的功能是通过在传统弯曲共面波导较长缝隙所在的介质衬底上开孔来降低其等效介电常数，从而加快较长缝隙中电磁波的传播速度，利用两条缝隙中电波的速度差补偿空间路程差，使得两条缝隙中的电磁波在经过弯曲处后同相，时间上表现为信号同步输出，从而避免因两条缝隙中的电磁波和信号不能同相和不能同步输出所引起的反射、辐射、色散、展宽等问题。本发明的技术方案如下1.提供孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导的结构形式包括1)连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙介质制作成连续矩形孔缝结构。2)周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙介质制作成周期矩形孔缝结构。3)周期圆形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙介质制作成周期圆形孔缝结构。4)孔缝阵列速度补偿类的各种变形非对称共面波导弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙上的孔缝阵列结构与上述l)、2)、3)中所描述孔缝阵列结构相同，但共面波导的弯曲部分呈各种形状。(如由9(T直角弯曲变为90°弧线形弯曲等等)。2.弯曲共面波导的孔缝阵列速度补偿方法，包括以下步骤；1)选择用于共面波导速度补偿的孔缝阵列结构。2)把不连续共面波导上路径较长的缝隙设置为孔缝结构。本发明的有益效果；按照实际需求来设计共面波导的孔缝阵列结构，该结构的提出就是为了解决上述不连续共面波导路程差的问题，其原理是通过把弯曲共面波导的较长路径缝隙上的介质制作成孔缝阵列结构，这样可以降低该路径上的等效介电常数，从而加快外侧缝隙电磁波的传播速度，使经过弯曲结构之后两条路径上的相位相同，信号在时间上保持同步。实验和软件仿真结果表明，该结构可以有效加快弯曲共面波导较长缝隙中电磁波的传播速度，使两条缝隙输出电磁波同相、信号同步，并且改变其结构参数，达到不同的补偿效果。又由于该结构是直接在共面波导的外侧缝隙处做穿孔处理，所以该方法相对于空气桥的方法不仅可以减少制作工序，降低制造成本，而且也不会增加原电路的体积，有利于电路的集成化和小型化，可用于各种电子设备的微波电路和微波集成电路中，也适合用于卬刷电路技术的大批量生产。图1、2为连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构。图3、4为周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构。图5、6为周期圆形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构。图7为连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导与传统弯曲共面波导的输出电压的时域波形比较图。图8为周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导与传统弯曲共面波导的输出电压的时域波形比较图。图9为连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构与传统共面波导的Sn幅值比较图;图IO为连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构与传统共面波导的^幅值比较图ll为周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构与传统共面波导的《,幅值比较图；图12为周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构与传统共面波导的^幅值比较图；图13用于速度补偿的孔缝阵列结构的连续矩形孔；图14用于速度补偿的孔缝阵列结构的周期矩形孔；图15用于速度补偿的孔缝阵列结构的周期圆孔。具体实施方式实施例l:如图l、2所不，连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导。采用表一中的连续矩形孔做补偿结构，便可形成连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导。图1、2给出了连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导的结构和参数，通过改变其结构参数可以得到不同的矩形孔缝结构。为了证明连续矩形孔缝确实对电磁波传播速度有所改变，我们用时域有限差分(FDTD)方法仿真该结构，分别输出经过弯曲结构之后的两条缝隙的时域波形，如图7所示。具体结构设置如下丄=5.225ram，s=0.975mm，d=0.lmm，wc=0.25mm，wg=lmm，ws=0.l咖，/=0.625咖，^=12.9，ZC=50Q。其中，Zc是共面波导的特性阻抗。从图中可以看出，电磁波经过传统弯曲共面波导后不能保持同歩，而经过连续矩形孔缝阵列弯曲共面波导之后重合了，说明该孔缝结构确实可以起到加快电磁波传输的作用。实施例2:如图3、4所示，周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导。采用表一中的周期矩形孔做补偿结构，便可形成周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导。图3、4给出了周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导的结构和参数。通过改变其结构参数可以得到不同的周期矩形孔缝结构。为了证明周期矩形孔缝确实对电磁波传播速度有所改变，我们用时域有限差分(FDTD)方法仿真该结构，分别输出经过弯曲结构之后的两条缝隙的时域波形如图8所示。具体结构设置如下Z=5.225mm，s=1.45mm,d=0.1mm，户0.1mm，vvc=0.25mm，wg=imm，Ws=0.1mm，f=0.625mm，^=12.9，^=50Q。其中，Z。是共面波导的特性阻抗。从图中可以看出，电磁场在经过传统弯曲共面波导后不能保持同步，而经过周期矩形孔缝阵列弯曲共面波导之后重合/，说明该孔缝结构确实可以起到加快电磁波传输的作用。实施例3:如图5、6所示，周期圆形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导。采用表一中的周期圆孔做补偿结构，便可形成周期圆形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导。数值计算结果用HFSS仿真软件分别对图1、2所示孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导结构进行分析计算，得到一些数值计算结果。具体的结构设置如实施例1、2。图9、10分别给出了连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导的Su、521参数的幅值随频率的变化关系；图ll、12分别给出了周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导的Sn、521参数的幅值随频率的变化关系。由图9-12可知两种孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导与传统的弯曲共面波导相比，虽然所得S参数存在由于阻抗的微小失配所引起的震荡，但从平均值的角度来看，反射系数&减小了，传输系数521增大了，说明使用孔缝阵列结构可以改善不连续共面波导的传输性能。表1用于速度补偿的孔缝阵列结构<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1.一种孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导，其特征在于孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导的结构形式包括-1)连续矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导，弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙介质制作成连续矩形孔缝结构；2)周期矩形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导，弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙介质制作成周期矩形孔缝结构；3)周期圆形孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导，弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙介质制作成周期圆形孔缝结构；4)孔缝阵列速度补偿类的各种变形非对称共面波导弯曲共面波导的内侧缝隙结构不变，外侧缝隙上的孔缝阵列结构与上述l)、2)、3)中所描述孔缝阵列结构相同，但共面波导的弯曲部分呈各种形状。2.如权利要求l所述的补偿型弯曲共面波导，其特征在于共面波导的弯曲部分呈90°直角形状或呈90。弧角形状。3.—种弯曲共面波导的孔缝阵列速度补偿方法，其特征在于该方法包括以下步骤；1)选择用于非对称结构共面波导速度补偿的孔缝阵列结构；2)把不连续共面波导上路径较长的缝隙设置为孔缝结构。全文摘要本发明的目的就是提供一种孔缝阵列速度补偿方法及孔缝阵列弯曲共面波导。该孔缝阵列弯曲共面波导的功能是通过在传统弯曲共面波导较长缝隙所在的介质衬底上开孔来降低其等效介电常数，从而加快较长缝隙中电磁波的传播速度，利用两条缝隙中电波的速度差补偿空间路程差，使得两条缝隙中的电磁波在经过弯曲处后同相，信号同步输出。该方法不仅可以减少制作工序，降低制造成本，而且也不会增加原电路的体积，有利于电路的集成化和小型化，可用于各种电子设备的微波电路和微波集成电路中，也适合用于印刷电路技术的大批量生产。文档编号H01P3/00GK101145627SQ20071012248公开日2008年3月19日申请日期2007年9月26日优先权日2007年9月26日发明者卉张,王均宏申请人:北京交通大学