专利名称：层叠型基片集成波导功分合成器的制作方法
技术领域：
本发明是一种应用于微波毫米波功率合成放大器的层叠型基片集成波导功 分/合成器实现方法，属于微波毫米波技术领域。
背景技术：
微波毫米波功分/合成器在微波毫米波功率合成放大器中得到了广泛的应 用。功分/合成器作为合成放大器中一个关键的无源结构，其性能的好坏直接决 定了整个功放的性能。
基片集成波导是近年来兴起的一种新型导波结构，它是通过在上下面敷铜的 低损耗介质基片加入金属化通孔阵列，来实现传统的金属波导的功能。由于它的 传播特性与矩形金属波导(简称波导)类似，所以由其构成的微波毫米波无源器
件具有高Q值、低损耗、高功率容量、易集成等优点，同时由于该结构完全为 介质基片上的金属化通孔阵列所构成，因此可用普通的印制板工艺实现，并可与 其它平面电路实现无缝集成。这种结构的设计简单、加工成本较低，便于大批量 生产。
发明内容
技术问题本发明的目的是解决目前微波毫米波功率合成放大器中功分/合 成器结构设计复杂，加工精度要求高，器件安装不容易，生产成本昂贵，电路调 试和测试困难等问题。提供一种简洁、高性能的层叠型基片集成波导功分合成器，
促进功率合成技术的发展和进步，拓宽了基片集成波导的应用领域。
技术方案本发明的层叠型基片集成波导功分合成器，其特征在于该功分
合成器是通过将n个等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导层叠在一起，并
沿波导窄壁分别紧密地插入到输入波导和输出波导实现的;利用基片集成波导具
有和矩形金属波导相类似的传输特性和场分布特性，通过输入波导与n个等厚度
的含对称尖劈过渡结构基片集成波导组成n路功分器;通过n个等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导与输出波导组成n路合成器，n路功分器和n路合成 器的结构是对称的。
所述等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导包括输入对称尖劈过渡结 构、金属通孔、基片集成波导、金属敷铜、输出对称尖劈过渡结构，在基片上设 有金属敷铜，沿等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导的轴向在其中心线的 两侧对称的设有金属通 L,在两排金属通孔之间为基片集成波导，在基片集成波 导的一端设有输入对称尖劈过渡结构，在基片集成波导的另一端设有输出对称尖 劈过渡结构。
有益效果本发明提出的层叠型基片集成波导功分/合成器设计方案具有以 下优点
(1) 良好的宽带特性。这是由于基片集成波导与波导传输特性和场分布相 类似的特点所保证的，从理论上来说，层叠型基片集成波导功分/合成器与矩形 金属波导的工作频率范围基本一致。
(2) 该结构中功分器或合成器的每路输出或输入信号具有等幅、同相的特 性。这是由于功分/合成器中基片集成波导是等厚度的，并且按图3所示的插入 波导方式所保证的。同时如果想设计不等分的功分器或合成器，只需通过简单调 整基片集成波导的厚度就可方便的实现。
(3) 功分/合成器的传输损耗与功率分配或功率合成的路数n没有关系。这 个特性是由功分/合成器的构成结构所保证的，其功率分配或功率合成分别在输 入波导或输出波导内完成。
(4) 具有良好的性能，便于设计、制作和与其它平面电路(包括有源器件) 衔接。这是由于基片集成波导本身所具有的高Q值、低损耗、易集成和便于加 工等特性。
图1是本发明所釆用的含对称尖劈过渡结构的基片集成波导示意图。 图2是本发明所采用的层叠型基片集成波导功分合成器示意图。 图3是发明的一种具体实施方式
，X波段十路层叠型基片集成波导功分/合 成器示意图。
图4是本发明的一种具体实施方式
，X波段十路层叠型基片集成波导功分/合成器的测试结果。
以上的图中有输入对称尖劈过渡结构l、金属通孔2、基片集成波导3、 金属敷铜4、输出对称尖劈过渡结构5、输入波导6、含对称尖劈过渡结构的基 片集成波导7、输出波导8、 n路功分器9、 n路合成器10、 X波段输入增高波导 11、 X波段输出增高波导12、 X波段十路功分器13、 X波段十路合成器14。
具体实施例方式
本发明提供一种层叠型基片集成波导功分/合成器的实现方法，其特征在于 该功分/合成器是通过将n个等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导层叠在
一起，并沿波导窄壁分别紧密地插入到输入波导和输出波导内完成。利用基片集 成波导具有和矩形金属波导相类似的传输特性和场分布特性，通过输入波导与n
个等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导可组成n路功分器，通过n个等厚 度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导与输出波导可组成n路合成器。图1给出 了单个含对称尖劈过渡结构的基片集成波导示意图，图2给出了 n个等厚度含尖
劈过渡的基片集成波导插入输入和输出波导后组成n路功分/合成器的示意图。 在n路功分器端，信号进入输入波导，通过n个等厚度印制板上下面敷铜被分为 n等分，并通过对称尖劈过渡结构引入到n个基片集成波导内，从而方便的实现 了 n路信号的等功率分配。在n路合成器端，来自n个基片集成波导的信号经由 各自对称尖劈过渡结构分别输入到输出波导，在输出波导内完成信号的功率合成 和输出，从而方便的实现n路信号的等功率分配。n路功分器和n路合成器的结 构是对称的。
实现装置为一个十路X波段功分/合成器。该装置包括X波段输入增高 波导11、十个等厚度含对称尖劈过渡结构的基片集成波导7、 X波段输出增高波 导12。在十路功分器13端，信号进入X波段输入增高波导11，通过十个等厚 度的输入对称尖劈过渡结构1引入到十个基片集成波导3内，从而方便的实现了 十路信号的等功率分配。在十路合成器14端，来自十个基片集成波导3的信号 经各自的输出对称尖劈过渡结构5输入到X波段输出增高波导12，在X波段输 出增高波导12内完成信号的功率合成和输出，从而方便的实现十路信号的等功 率合成。
本发明在8.2GHz 12.4GHz频率范围上实现了十路层叠型基片集成波导功分合成器的实验装置，图3给出了该结构示意图，图4为测试结果。该功分/合 成器包含十个等厚度含对称尖劈过渡结构的基片集成波导7和一个X波段输入 增高波导11和1个X波段输出增高波导12。由X波段输入波导11和十个等厚 度含对称尖劈过渡结构的基片集成波导7的左半部分组成X波段十路功分器13， 由X波段输出波导12和十个等厚度含对称尖劈过渡结构的基片集成波导7的右 半部分组成X波段十路合成器14。本发明所采用的X波段增高波导结构参数为增高波导的一端为X波段标 准波导HD-QB/100的横截面，横截面尺寸为22.86mmX10.16mm,增高波导的 另一端横截面尺寸为22.86mmX10.2mm，增高波导长度为85mm，增高波导过 渡段长度为22mm。本发明所采用的含对称尖劈过渡结构的基片集成波导具体参数为基片厚度 为lmm,金属敷铜的厚度为0.018mm，基片介电常数sr为2.2。其余参数如图1 所示,其中，L—trans=63mm， L—dove=54mm， L—cop=4.5mm， W—siw0=26mm， W—siwl=16mm， R—via=0.5mm， L_vsp=0.8mm。测试结果如图5所示。所有测试数据中均包含有波导-SMA转换器和 2.4mm-3.5mm转接头的损耗。在X波段内，回波损耗低于-13dB，传输损耗优于 -O細。
权利要求
1、一种层叠型基片集成波导功分合成器，其特征在于该功分合成器是通过将n个等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导(7)层叠在一起，并沿波导窄壁分别紧密地插入到输入波导(6)和输出波导(8)实现的；利用基片集成波导具有和矩形金属波导相类似的传输特性和场分布特性，通过输入波导(6)与n个等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导(7)组成n路功分器(9)；通过n个等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导(7)与输出波导(8)组成n路合成器(10)，n路功分器(9)和n路合成器(10)的结构是对称的。
2、 如权利要求1所述的层叠型基片集成波导功分合成器，其特征在于所述等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导(7)包括输入对称尖劈过渡结构(1)、金属通孔(2)、基片集成波导(3)、金属敷铜(4)、输出对称尖劈过渡结构(5)，在基片上设有金属敷铜(4)，沿等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导(7)的轴向在其中心线的两侧对称的设有金属通孔(2)，在两排金属通孔(2)之间为基片集成波导(3)，在基片集成波导(3)的一端设有输入对称尖劈过渡结构(1)，在基片集成波导(3)的另一端设有输出对称尖劈过渡结构(5)。
全文摘要
层叠型基片集成波导功分/合成器可以应用于微波毫米波功率合成放大器电路的设计，亦可用于微波毫米波集成电路的设计。该功分/合成器利用了矩形金属波导与基片集成波导传输特性和场分布相类似的特点，首先提出了通过将一组等厚度的含对称尖劈过渡结构基片集成波导层叠并紧密地插入到矩形金属波导内，从而构成宽带、低插损功分/合成器的设计方法，为微波毫米波功率合成放大器的设计提供了一条全新的技术路线。实现了一个十路X波段层叠型基片集成波导功分/合成器的实验装置，其工作频率为范围8.2GHz～12.4GHz，回波损耗低于-13dB，传输损耗低于-0.8dB。
文档编号H01P1/20GK101515662SQ20091002926
公开日2009年8月26日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者朱红兵, 伟 洪, 玲 田 申请人:东南大学