专利名称：一种矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分配器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传统矩形波导到基片集成波导之间的信号转换及 功率分配器，它可以用作基于基片集成波导的微波毫米波平面电路或缝隙 阵列天线等结构的波导馈电方式。
背景技术：
基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide, SIW)是一种利用 PCB、 LTCC等集成工艺获得可以代替传统矩形金属波导的类波导结构，与传 统的矩形金属波导相比，其不但具有良好的传播特性，而且该结构易于集 成，其应用可以大大地减小原有的微波毫米波的波导器件以及建立在波导 基础上的其它微波无源器件的尺寸、重量和价格，并且增强了加工的可重 复性和准确性。基片集成波导结构可以用来设计各种各样的高Q值器件， 比如滤波器、T型接头、双工器等等，也可以在基片集成波导上设计缝隙阵 列天线。
虽然能够用小型化的基片集成波导代替传统的矩形波导，但是原矩形 波导所在的系统中的馈电结构仍是波导馈电接口。作为平面结构的基片集 成波导器件，最常见的馈电方式是楔形微带线馈电,但是微带线的引入会给 整个波导类器件系统带来额外的信号损耗。
现有技术中，有一种矩形波导侧接基片集成波导的转换器，如附图1 所示，它将开放的矩形波导管1管口的短边所在的波导壁按楔形渐变地接 在基片集成波导2的一端，在二者之间采用微带线进行电磁信号的过渡。 这种转换器虽然实现了传统波导与平面结构的转换，但由于波导壁要作楔 形处理，基片介质波导要卡在波导"扁口"间，其加工上较为复杂；而且 对于一个基于基片集成波导的缝隙天线阵列，为了满足天线整体结构的对 称性，馈电结构应尽量设置在天线结构的下层的正中心，而不是在其一端。 因此发明设计具有良好电气特性的由传统矩形波导向基片集成波导的变换 结构是非常有必要的。 实用新型内容本实用新型旨在解决传统的矩形波导到基片集成波导之间的信号转换 和功率分配结构复杂、加工难度大的问题，进而提供一种结构简洁、易于 加工且传导性能良好的信号转换及功率分配器。
为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为
提供一种矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分配器，包括矩形波 导管、介质板、基片集成波导；所述基片集成波导包括基片、分别覆盖于 基片上下两表面的金属层；所述介质板包括基板及位于基板上、下表面的 金属层；所述介质板上下两表面上的金属层对应矩形波导管口位置、大小 均开口，且基板下表面中心位置设置金属贴片；所述基片集成波导下表面 金属层上设有用于信号耦合的孔，另有金属化孔阵列贯穿其上表面金属层 及基片，通过该金属化孔阵列实现与其下表面的金属层的电气连接。所述 介质板上层金属面和介质基板上也设置有贯穿二者的金属化孔阵列，通过 该金属化孔阵列实现与其下表面的金属层的电气连接，该金属化孔阵列沿 金属层上矩形开口边缘排布。
进一步的，所述矩形波导管位于基片集成波导设有信号耦合孔的一侧， 且矩形波导管的开放端口所在的平面与基片集成波导的表面平行。
所述基片集成波导下表面金属层上设置的用于信号耦合的孔为矩形结 构，位于金属层中心位置，金属化孔阵列平行于孔两窄边沿窄边外缘排布。
所述矩形波导管、金属贴片和耦合孔的中心均在一条垂直于基片集成 波导的直线上。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点
(1) 波导作为馈电结构与微带线和同轴线相比，具有功率容量高、损 耗小的优点，且随着基片集成波导技术的日益成熟，基于传统的波导器件 越来越趋于小型化；
(2) 所述的转换功率分配器作为基片集成波导器件的馈电结构可直接 放置在器件的下层中间位置，从而避免以往波导馈电时将馈电变换器设置 在电路或天线阵列一端所需馈电线路的电气损耗和馈电不对称性；
(3) 由于矩形波导位于基片集成波导的下层，因此馈电部分不会影响 到上层电路或天线的整体结构设计，只需要在二者之间增加一个过渡层， 就可以把电磁能量耦合到基片集成波导中，利于实现系统设计；
(4) 实现了传统矩形波导一基片集成波导转换功率分配器的一体化，由于设计结构对称，加之PCB加工工艺精度高，可以确保信号等功分输出。
图1是现有技术中传统矩形波导到基片集成波导的转换结构示意图2是本实用新型组成结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型的组成及工作原理作进一步的详 细说明。
本实用新型所涉及的结构从原理上来讲是两种波导结构的转换器。基 片集成波导可以等效成变薄了的传统矩形波导，这种结构只能够传输TE10 模式的电磁波，其电场方向与基片集成波导的上表面相垂直。而传统的矩 形波导管的开放端作为接口，其内传输的TEu)模式的电磁波的电场方向与 前者的方向相正交，因此，为了实现二者之间信号的转换必须要有一个中 间的过渡结构。本实用新型中介质板3即为该过渡结构，并对原基片集成 波导2结构做了相应的改进，实现信号的良好传递。
参照图2，本实用新型包括从下至上排列的矩形波导管1、介质板3、 基片集成波导2，基片集成波导2具体包括基片21、分别覆盖于基片21上 下两表面的金属层22、 23;介质板3具体包括基板31及覆盖于基板31上、 下表面的金属层32、 33。金属层32、 33上对应矩形波导管口位置、大小蚀 刻出"窗口"，蚀刻时在介质板3下表面中心位置保留一块矩形金属区，也 就是所述金属贴片34;所述金属层22上设有用于信号耦合的孔221，另有 金属化孔阵列231贯穿金属层23和基片21。
实施例中，沿介质板3的上表面金属层32上矩形开口边缘均匀分布有 金属化孔阵列311,该孔贯穿介质板3上层金属面32和中间基板31，实现 介质板3上下两金属层的电气连接。而金属层23上的信号耦合孔221为矩 形结构，位于金属层23中心位置，金属化孔阵列231平行于孔221两窄边 沿窄边外缘排布。矩形波导管1、金属贴片34和耦合孔221的中心均在一 条垂直于基片集成波导2的直线上。
本实用新型中通过金属贴片34完成了同一模式的电场波的电场方向的 正交转换，通过调节金属贴片34、耦合孔221的长、宽实现波导馈电结构 与上层基片集成波导器件的良好的耦合效率及阻抗匹配。在中间过渡层中 即介质板3上所设置的金属通孔阵列311将矩形波导壁和基片集成波导的下层金属面电气连接，其作用是防止由波导管传输来的电磁能量向外部空 间辐射，从而保证信号能够尽可能无损耗的进入基片集成波导。
实际应用中，矩形波导管l、介质板3、基片集成波导2三者采用螺栓 固定为一整体。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，需要说明的是，在不脱离本实用 新型构思或主权项所要求保护的范围情况下，对其所做的任何微小变化和 等同替换均属于本实用新型保护范围。
权利要求1、一种矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分配器，包括矩形波导管(1)、基片集成波导(2)，所述基片集成波导(2)包括基片(21)、分别覆盖于基片(21)上下两表面的金属层(22、23)，其特征在于所述基片集成波导(2)上的金属层(23)上设有用于信号耦合的孔(221)，另有金属化孔阵列(231)贯穿金属层(23)和基片(21)；所述矩形波导管(1)和基片集成波导(2)之间设置有起过渡作用的介质板(3)，所述介质板(3)包括基板(31)及覆盖于基板(31)上、下表面的金属层(32、33)，两金属层(32、33)于矩形波导管口的对应位置开有大小相匹配的开口，介质板(3)下表面中心位置设置金属贴片(34)；所述介质板(3)上层金属面(32)和中间介质层(31)上设置有贯穿二者的金属化孔阵列(311)。
2、 根据权利要求1所述的矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分 配器，其特征在于矩形波导管(1)位于基片集成波导(2)设有信号耦 合孔的一侧，且矩形波导管的开放端口所在的平面与基片集成波导的表面 平行。
3、 根据权利要求2所述的矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分 配器，其特征在于所述金属化孔阵列(311)沿金属层(32)上矩形开口 边缘排布。
4、 根据权利要求3所述的矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分 配器，其特征在于所述孔(221)为矩形结构，位于金属层(23)中心位 置，金属化孔阵列(231)平行于孔(221)两窄边沿窄边外缘排布。
5、 根据权利要求4所述的矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分 配器，其特征在于所述矩形波导管(1)、金属贴片(34)和耦合孔(221) 的中心均在一条垂直于基片集成波导(2)的直线上。
6、 根据权利要求5所述的矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分 配器，其特征在于所述矩形波导管(1)、介质板(3)、基片集成波导(2) 三者采用螺栓固定为一整体。
专利摘要本实用新型公开了一种矩形波导-基片集成波导信号转换及功率分配器。所述转换及功率分配器包括矩形波导管、基片集成波导及位于二者之间的介质板。所述基片集成波导包括基片、分别覆盖于基片上下两表面的金属层；所述介质板包括基板及覆盖于基板上、下表面的金属层，且上下两金属层对应矩形波导管口位置、大小均开设“窗口”，下表面金属层中心位置保留一金属贴片；所述金属层上设有用于信号耦合的孔，另有金属化孔阵列贯穿金属层和基片。本实用新型结构简洁、易于加工，且所采用的信号耦合方式功率变换效率高、损耗小，利于产品的小型化设计。
文档编号H01P1/16GK201383535SQ20092005390
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者荻 吴 申请人:惠州市硕贝德通讯科技有限公司