和差支路采用不同导波结构的高隔离3分贝混合环的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微波毫米波集成电路技术领域，特别是一种和差支路采用不同导波结 构的高隔离3分贝混合环。
【背景技术】
[0002] 采用传统微带技术的混合环已经得到大量的实际应用，但是由于其结构的特征， 隔离度受到一定的限制。这是由于传统微带结构的混合环和差支路均采用同一种导波结构 (微带），因而这两个端口的导波模式自然容易相互泄露，导致隔离度下降。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种结构简单、容易实现的和差支路采用不同导波结构的 高隔离3分贝混合环，该混合环具有体积小、性能稳定、隔离度高的优点。
[0004] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种和差支路采用不同导波结构的高隔离3 分贝混合环，包括一个传统的微带混合环，在该微带混合环的和端口连接基片集成波导导 波结构、差端口连接共面波导导波结构；所述微带混合环由介质基片上表面的金属贴片和 下表面的接地板构成；所述共面波导导波结构包括共面波导中心导带及两侧接地板、微带 混合环差端口的微带线与共面波导中心导带的耦合部分，该共面波导导波结构由介质基片 上下表面的金属贴片构成；所述基片集成波导导波结构包括基片集成波导、微带混合环和 端口的微带线至基片集成波导的过渡带，所述基片集成波导由介质基片上下表面的金属贴 片和两排金属通孔构成，该两排金属通孔构成基片集成波导的侧壁。
[0005] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1)在混合环的和端口和差端口分别连 接不同的导波结构，使得两者传播的导波模式截然不同（共面波导传播准TEM模，基片集成 波导传播TE1。模），实现了两个端口的高度隔离；(2)结构简单，容易实现，具有体积小、性能 稳定、隔离度高的优点；(3)应用范围广泛，适用于微波毫米波单平衡混频器、180度耦合器 等领域。
【附图说明】
[0006] 图1是本发明和差支路采用不同导波结构的高隔离3分贝混合环的顶视结构示意 图。
[0007] 图2是本发明和差支路采用不同导波结构的高隔离3分贝混合环的底视结构示意 图。
[0008] 图3是本发明和差支路采用不同导波结构的高隔离3分贝混合环的基片集成波导 部分的侧视结构示意图。
[0009] 图4是实施例1中的S参数图。
[0010] 图5是实施例1中本发明与传统微带混合环的S参数比较图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0012] 本发明的原理为：将传统微带混合环的和支路、差支路采用不同的波导结构，和支 路采用基片集成波导结构，差支路采用共面波导传输电磁波，由于两支路传播的场结构完 全不同，使得两支路不易发生电磁耦合，从而达到较高的隔离度。
[0013] 结合图1~2,本发明和差支路采用不同导波结构的高隔离3分贝混合环，包括一 个传统的微带混合环c，在该微带混合环c的和端口连接基片集成波导导波结构、差端口连 接共面波导导波结构；所述微带混合环c由介质基片上表面的金属贴片和下表面的接地板 构成；所述共面波导导波结构包括共面波导中心导带及两侧接地板a、微带混合环差端口 的微带线与共面波导中心导带的耦合部分b，该共面波导导波结构由介质基片上下表面的 金属贴片构成；所述基片集成波导导波结构包括基片集成波导f、微带混合环和端口的微 带线至基片集成波导的过渡带d，所述基片集成波导f由介质基片上下表面的金属贴片和 两排金属通孔e构成，该两排金属通孔e构成基片集成波导f的侧壁，如图3所示。
[0014] 所述微带混合环c的四个分支臂均为阻抗50欧姆的微带线，即微带混合环差端口 的微带线、和端口的微带线也为阻抗50欧姆的微带线。
[0015] 所述微带混合环和支路采用基片集成波导结构，微带混合环和端口的微带线至基 片集成波导的过渡结构d为梯形微带渐变线。
[0016] 所述微带混合环差支路采用共面波导结构，微带混合环差端口的微带线至共面波 导的耦合部分设有上下两层矩形金属片b。
[0017] 如图1所示，所述微带混合环和端口的微带线至基片集成波导的过渡带d为梯形 微带渐变线。所述共面波导中心导带及两侧接地板a的中心导带在介质基片下表面的金属 贴片与下表面接地板之间设有第一间隙、耦合部分b在介质基片下表面的金属贴片与下表 面接地板之间设有第二间隙。
[0018] 如图3所示，所述基片集成波导f的高度h即为介质基片的厚度。所述基片集成 波导f的宽度D即两排金属通孔e中心之间的距离，根据以下公式确定：
[0020] 式中，f。为基片集成波导f的截止频率，V为电磁波在介质基片中的传播速度，入。 为截止频率f。所对应的波长，c为电磁波在真空中传播的速度，e 介质基片的介电常数。
[0021] 本发明和差支路采用不同导波结构的高隔离3分贝混合环的结构参数设计过程 如下：
[0022] ( -）根据混合环的工作频段及介质基片特性，设计共面波导中心导带及两侧接 地板a中心导带的宽度、共面波导中心导带及两侧接地板a中心导带在介质基片下表面的 金属贴片与下表面接地板之间的第一间隙宽度、微带混合环差端口的微带线与共面波导中 心导带的耦合部分b的尺寸，使共面波导导波结构在需要的频段内达到最佳传输效果；
[0023] (二）在考虑混合环的工作频段、介质基片特性的基础上，根据微带线及混合环宽 度长度设计公式，设计传统的微带混合环c的微带分支臂宽度、环的宽度和半径，使微带混 合环c在需要的频段内达到最佳的耦合度和隔离度；
[0024] (三）根据需要的频段及基片集成波导传播主模，设计基片集成波导f的宽度，再 通过调节微带混合环和端口的微带线至基片集成波导的过渡带d的尺寸，使基片集成波导 导波结构在需要的频段内传输效果最佳并保持主模传输。基片集成波导的高度