小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器及其设计方法与流程

技术特征：

1.一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器，包括介质基板(1)，所述介质基板(1)的上下两个表面上设置为金属敷层，其特征在于：所述介质基板(1)上表面的金属敷层包括两个不接触且相互对称的半模基片集成波导传输线(2)，所述半模基片集成波导传输线(2)的内侧上均设置有加载窗(4)，所述加载窗(4)内设置有微带多段线网络(5)，所述半模基片集成波导传输线(2)的外侧均设置有电壁(6)，所述电壁(6)和加载窗(4)之间设置有金属化通孔(7)。

2.根据权利要求1所述的一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器，其特征在于：所述微带多段线网络(5)包括多个成周期排列的微带节点(51)，相邻两个微带节点之间、微带节点与半模基片集成波导传输线(2)之间连接有微带多段线(52)，所述微带节点和各微带多段线之间没有重叠区域。

3.根据权利要求2所述的一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器，其特征在于：所述微带多段线(52)包括横向微带多段线和纵向微带多段线，所述微带节点(51)沿横向设置有多排且沿纵向设置有多列，所述横向微带多段线连接于每排相邻两个微带节点(51)之间且每排两侧的横向微带多段线连接于微带节点(51)和加载窗(4)的横向边沿；所述纵向微带多段线连接于每列相邻两个微带节点(51)之间且每列两侧的纵向微带多段线连接于微带节点(51)和加载窗(4)纵向边沿。

4.根据权利要求3所述的一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器，其特征在于：所述横向微带多段线和纵向微带多段线均包括多条微带线且相邻两个微带线之间相互垂直。

5.根据权利要求2所述的一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器，其特征在于：所述微带节点成十字形，所述微带多段线连接在微带节点的四个端口上。

6.根据权利要求1所述的一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器，其特征在于：一半模基片集成波导传输线(2)的两端分别通过梯形微带过渡段与输入端(81)和直通输出端(82)相连，另一半模基片集成波导传输线(2)的两端分别通过梯形微带过渡段与隔离端(83)和耦合输出端(84)相连。

7.一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器的设计方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据工程需要，选择合适的微波介质材料作为耦合器介质基板；

步骤2：根据对两条半模基片集成波导传输线进行设计，其中，f_c为对应半模基片集成波导传输线的截止频率，ε_r为介质基片的相对介电常数，a为半模基片集成波导传输线宽；将f_c初始化为耦合器设计需求的中心频率，得出波导线的宽度初始值；通过电磁仿真软件进行建模，选取合适波导线长度与电壁参数；

步骤3：对两条半模基片集成波导传输线内部的加载窗进行设计，利用电磁仿真软件建模微带多段线网络；

步骤4：在加载窗和电壁之间，建模金属化通孔，通过调节金属化通孔的位置和通孔直径以调谐耦合器内电磁波场分布情况以及耦合器宽带特性；

步骤5：对耦合器进行微带过渡设计，在半模基片集成波导传输线和端口微带线之间加入梯形微带过渡段，通过调整微带过渡段的特性，实现对微带线与慢波半模基片集成波导之间的驻波情况的调整；

步骤6：优化耦合器的尺寸，使耦合器满足设计需求的工作频率以及带宽，调整两半模基片集成波导传输线开放边间隔d，对各端口功率进行控制，使其符合工程设计需要。

8.根据权利要求7所述的一种小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器的设计方法，其特征在于：步骤5中，通过调整微带过渡段长度L6，梯形微带过渡段下底宽度W6与梯形微带过渡段下底与波导线外壁间距W2，实现对微带线与慢波半模基片集成波导之间的驻波情况的调整。