一种基于共面波导的电磁辐射结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波技术领域，更具体地说，涉及一种基于共面波导的电磁辐射结构。
【背景技术】
[0002]共面波导(coplanar waveguide, CPff)于1969年由C.P.Wen提出，作为一种性能优越，加工方便，便于提高电路密度的微波平面传输线，已经被广泛应用于微波通信、电子工程、超导技术、生物分析、量子信息、高精度测量等众多领域。典型的共面波导的结构包含介质基片和三条导带，中间的金属导带，两侧平行金属导带且与金属导带距离很近的为接地导带，三条导带都位于介质基片的同一面。
[0003]共面波导在生物分析和量子信息领域常常被用于作为电磁辐射结构。电磁辐射结构除了将波源发出的微波传输到样品区域外，还需要将微波转化成交变磁场作用到生物样品或是量子体系上。随着生物分析和量子信息的发展，现有的电磁辐射结构也暴露出一些问题:高带宽和高转化效率不能兼得。现有的电磁辐射结构要么采用传输型结构其带宽高而转化效率低；要么采用谐振型结构其转化效率高而带宽低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于共面波导的电磁辐射结构，用于解决现有的要么采用传输型结构其带宽高而转化效率低；要么采用谐振型结构其转化效率高而带宽低的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案:
[0006]—种基于共面波导的电磁辐射结构，包括:
[0007]外围馈板、镶嵌于所述外围馈板中间位置处的中心辐射结构和设置在所述外围馈板上的高带宽传输连接头；
[0008]所述中心辐射结构包括:
[0009]石英玻璃片；
[0010]敷设在所述石英玻璃片上表面中间位置处的、对称式渐缩渐扩式结构的中心金属带，所述中心金属带的中心位置正对所述石英玻璃片的中心位置；
[0011]设置在所述石英玻璃片上表面的、位于所述中心金属带两侧的接地金属带。
[0012]优选的，上述基于共面波导的电磁辐射结构中，所述外围馈板包括:
[0013]尚频板；
[0014]所述高频板上表面中间位置处、厚度值小于高频板厚度的方形槽，所述方形槽底部中间位置处设置有圆台形通孔结构，所述方形槽底部和所述高频板下表面通过所述圆台形通孔贯穿；
[0015]与所述高频板下表面相贴合、硬度值大于高频板的加固板材，所述加固板材与所述圆台形通孔相对的位置处设置有贯穿所述加固板材的通孔；
[0016]设置于所述高频板上表面的中心金属带，所述高频板上的中心金属带与所述石英玻璃片上的中心金属带相对接；
[0017]设置在所述高频板上表面的接地金属带，所述高频板上的接地金属带与所述石英玻璃片上的接地金属带相对接。
[0018]优选的，上述基于共面波导的电磁辐射结构中，所述外围馈板的中心金属带的宽度、外围馈板的中心金属带和接地金属带之间的距离、外围馈板的中心金属带和接地金属带的厚度、高频板的厚度满足条件:使得所述外围馈板的阻抗值大小为50欧姆。
[0019]优选的，上述基于共面波导的电磁辐射结构中，所述外围馈板的高频板材料选用介质损耗低于预设值的的介质材料。
[0020]优选的，上述基于共面波导的电磁福射结构中，所述中心金属带和所述接地金属带的材质为比热容、电导率和熔点满足预设要求的金属。
[0021]优选的，上述基于共面波导的电磁辐射结构中，所述中心金属带和接地金属带的拐点处设置为圆弧形结构。
[0022]优选的，上述基于共面波导的电磁辐射结构中，所述高带宽传输连接头的数量为两个，每个所述高带宽传输连接头通过固定螺丝与所述外围馈板相固定，所述高带宽传输连接头分别位于所述外围馈板的上表面的前后边缘位置，且所述高带宽传输连接头的中心导体与所述外围馈板的中心金属带相接触，所述高带宽传输连接头的地层金属片与所述外围馈板的接地金属带相接触。
[0023]通过以上方案可知，本发明实施例提供的基于共面波导的电磁辐射结构通过将中心辐射结构的中心金属带宽度收窄来提高转化效率，同时采用渐缩渐扩逐渐变化的收窄方式来减小阻抗的不连续，因此可使得本申请公开的基于共面波导的电磁辐射结构能同时具有高转化效率和高带宽的特点。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本发明实施例公开的一种中心辐射结构的结构示意图；
[0026]图2为本发明实施例公开的一种外围馈板的结构示意图；
[0027]图3为本发明实施例公开的所述外围馈板的截面示意图；
[0028]图4为高带宽传输连接头的结构示意图；
[0029]图5为本发明实施例公开的中心辐射结构嵌在外围馈板中的示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]本发明实施例公开了一种外围馈板、镶嵌于所述外围馈板中间位置处的中心辐射结构和设置在所述外围馈板上的高带宽传输连接头；
[0032]参见图1，在本申请中所述中心辐射结构同样是采用基于共面波导的结构设计的设计方式，所述中心辐射结构包括:
[0033]石英玻璃片2a ；
[0034]敷设在所述石英玻璃片2a上表面中间位置处的、对称式的渐缩渐扩式结构的中心金属带2b，所述中心金属带2b的中心位置正对所述石英玻璃片2a的中心位置；
[0035]设置在所述石英玻璃片2a上表面的、位于所述中心金属带2b两侧的接地金属带2c0
[0036]通过研究发现，采用本申请上述实施例公开的所述中心福射结构的中心金属带，一方面通过中心金属带宽度的变窄可起到提高转化效率的作用，另一方面渐缩渐扩的逐渐变化设计可起到减小阻抗不连续抑制带宽减小的作用。
[0037]同时，本申请上述方案通过采用石英玻璃片2a作为共面波导的基片、中心金属带2b作为共面波导结构的中心金属导带、接地金属带2c作为共面波导结构的接地导带，并且所述接地金属带2c平行于中心金属带2b ;所述中心金属带2b和接地金属带2c全部位于石英玻璃片2a的同一面。由于石英玻璃片具有透光性好、没有荧光效应的特点，所以便于光学信号透过石英玻璃片2a到达光学接收器，因此可使得本申请公开的基于共面波导的电磁辐射结构能够与光学探测系统相兼容。并且由于石英玻璃的热膨胀系数低，当高功率的微波流过中心辐射结构时其产生的热量不会使石英玻璃发生显著的形变，因此有利于结构形状保持稳定。
[0038]考虑到导体损耗、比热容以及材料的熔点等因素，本申请所有实施例中的中心金属带和接地金属带均选用比热容、电导率和熔点满足预设要求的金属，同时考虑到制造成本问题，本申请所有的实施例中所述中心金属带和接地金属带可选择铜作为金属材料，因为铜的电导率仅次于银并且比热容和熔点比银大，电导率高所以铜的导体损耗小，比热容和熔点大所以铜的耐受的微波功