一种新型基片集成间隙波导结构的制作方法

本发明涉及新型基片集成间隙波导结构，属于电子技术领域。

背景技术：

随着电子技术领域的高速发展，波导元件的小型化已成为一种趋势。间隙波导作为标准的金属波导的一个平面化解决方案被提出来。目前，已经有三种结构的间隙波导：微带间隙线波导、脊凹槽波导和脊间隙波导。微带间隙波导传输频带较窄；脊凹槽波导不太便于推广；脊间隙波导带宽较宽，无空腔谐振，不需要封装，但不便于集成。

近年来，由于基片集成波导（SIW）具有低剖面、小尺寸和易于平面集成等特性，使之在无源器件设计中得到了广泛的应用,出现了大量基于SIW的滤波器、功分器、天线及直线阵列。但是，基片集成波导（SIW）在工作频带内会引起非常高的特性阻抗，这样就会与电路系统发生冲突，因此需要一个复杂的过渡结构来实现阻抗匹配。

如果将上述的脊间隙波导和基片集成波导（SIW）结合在一起，无疑可以解决脊间隙波导的集成问题，若能同时实现稳定的特性阻抗，则不需要复杂的过渡结构。本发明首次将脊间隙波导和基片集成波导（SIW）结合，提出了一种新型基片集成间隙波导结构,解决了脊间隙波导的集成问题以及基片集成波导（SIW）的阻抗匹配问题。

本发明设计的一种新型基片集成间隙波导结构，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。

技术实现要素：

本发明针对背景技术存在的缺陷，设计出一种新型基片集成间隙波导结构。

本发明的新型基片集成间隙波导结构如图1所示，包括：介质板（1），介质板（2），金属过孔（3、5），金属圆形贴片（4），微带线（6、9）和渐变线（7、8）；其中：

a. 介质板（1）为长方体，也称为过孔层介质板；在介质板（1）的上表面涂有金属层；介质板（1）的下表面涂有金属圆形贴片（4），下表面的中间位置有微带线（6）；在介质板（1）的中间位置打一排周期性的过孔（5），过孔（5）和微带线（6）组成微带脊结构（5、6）；在过孔（5）的两侧分别打3排周期性的过孔（3）；周期性的过孔（3）和附在其下的金属圆形贴片（4）组成EBG结构（3、4），EBG结构（3、4）对称位于微带脊（5、6）的两侧；过孔（5）的周期比EBG结构（3、4）的周期略大；

b. 介质板（2）为长方体，也称为间隙层介质板；在介质板（2）上表面中间位置有微带线（9）和渐变线（7、8），介质板（2）下表面涂有金属层；

c. 介质板（1）与介质板（2）粘合在一起, 粘和时介质板（1）下表面的微带线（6）与介质板（2）上表面的微带线（9）重合；

如上所述介质板（1）与介质板（2）粘和在一起形成本发明的新型基片集成间隙波导结构。

如上所述介质板（1）与介质板（2）使用不同的介质材料，介质板（1）的介电常数大于介质板（2）的介电常数，以降低工作频率和插入损耗；介质板（2）用做间隙层，实现了稳定的间隙高度；介质板（2）上表面中间位置放置的渐变线（7、8）使基片集成间隙波导的特性阻抗随频率变化保持稳定，便于集成；

根据需要，如上所述的EBG结构（3、4）可以采用不同的排数；

如上所述的EBG结构（3、4）在谐振频率附近表现为高阻状态，而且对入射电磁波具有同相反射作用，可以防止能量外泄，避免外部电磁场的干扰。

如上所述的新型基片集成间隙波导具有准TEM模式，可实现更简单的传输以及更好的性能。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、具有小尺寸，低剖面，易集成，易加工，制造成本低；

2、低损耗，结构稳定，传输性能好；

3、具有较宽的工作带宽，工作频率范围为25.4GHz-48.77GHz。

附图说明

图1为本发明基片集成间隙波导结构示意图。

图2为本发明过孔层介质板（1）的上表面图。

图3为本发明过孔层介质板（1）的下表面图。

图4为本发明间隙层介质板（2）的上表面图。

图5为本发明间隙层介质板（2）的下表面图。

图6为本发明基片集成间隙波导结构正视图。

图7为本发明基片集成间隙波导的S11和S21仿真和测试图。

图8为本发明基片集成间隙波导的S21仿真和测试图。

具体实施方式

本发明的新型基片集成间隙波导结构如图1所示，包括：介质板（1），介质板（2），金属过孔（3、5），金属圆形贴片（4），微带线（6、9）和渐变线（7、8）；其中：

a. 介质板（1）为长方体，也称为过孔层介质板；在介质板（1）的上表面涂有金属层；介质板（1）的下表面涂有金属圆形贴片（4），下表面的中间位置有微带线（6）；在介质板（1）的中间位置打一排周期性的过孔（5），过孔（5）和微带线（6）组成微带脊结构（5、6）；在过孔（5）的两侧分别打3排周期性的过孔（3）；周期性的过孔（3）和附在其下的金属圆形贴片（4）组成EBG结构（3、4），EBG结构（3、4）对称位于微带脊（5、6）的两侧；过孔（5）的周期比EBG结构（3、4）的周期略大；

b. 介质板（2）为长方体，也称为间隙层介质板；在介质板（2）上表面中间位置有微带线（9）和渐变线（7、8），介质板（2）下表面涂有金属层；

c. 介质板（1）与介质板（2）粘合在一起, 粘和时介质板（1）下表面的微带线（6）与介质板（2）上表面的微带线（9）重合；

如上所述介质板（1）与介质板（2）粘和在一起形成本发明的新型基片集成间隙波导结构。

如上所述介质板（1）与介质板（2）使用不同的介质材料，介质板（1）的介电常数大于介质板（2）的介电常数，以降低工作频率和插入损耗；介质板（2）用做间隙层，实现了稳定的间隙高度；介质板（2）上表面中间位置放置的渐变线（7、8）使基片集成间隙波导的特性阻抗随频率变化保持稳定，便于集成；

根据需要，如上所述的EBG结构（3、4）可以采用不同的排数；

如上所述的EBG结构（3、4）在谐振频率附近表现为高阻状态，而且对入射电磁波具有同相反射作用，可以防止能量外泄，避免外部电磁场的干扰。

如上所述的新型基片集成间隙波导具有准TEM模式，可实现更简单的传输以及更好的性能。

本发明基片集成间隙波导结构具有很好的紧凑性，介质板（1）采用介电常数为6.15、损耗角正切为0.0027的RT/Duroid 6006介质材料，尺寸为19.184mm*9.088mm*0.635mm，介质板（2）采用介电常数为2.94和损耗角正切为0.0012的RT/Duroid 6002介质材料，尺寸为26.984mm*9.088mm*0.254mm。图6和图7所示的仿真和测试结果表明，在毫米波频段25.40GHz-48.77GHz内，本发明的新型基片集成间隙波导具有S11小于-15dB，大部分小于-20dB的阻抗特性，和 S21大于-1.2dB，大部分大于-0.6dB的传输特性，是一种尺寸小、结构简单、便于集成的宽带低耗基片集成间隙波导。