一种不依赖电路的微波腔体稳定性优化方法及基于其获得的小型化微波组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于射频微波技术领域，具体涉及一种不依赖电路的微波腔体稳定性优化 方法及基于其获得的小型化微波组件。
【背景技术】
[0002] 相控阵雷达因其具有可实现相位扫描，波束指向灵活，数据率高，可同时形成多个 独立波束，承担搜索、跟踪、制导、识别、无源探测等任务的优点而广泛使用。随着科学技术 的不断发展和现代战争的多样化需求，对相控阵雷达的指标要求越来越严苛。微波组件作 为有源相控阵雷达的核心部件，其体积、重量、稳定性等指标直接影响雷达相应的整机指 标，小型化、高稳定性微波组件一直是组件研究的热点。伴随着微波集成电路MMIC技术的发 展，对微波器件小型化的要求进一步提高，腔体效应对组件稳定性的影响也越来越明显。由 于相控阵雷达系统电磁环境复杂，微波组件腔体的谐振模式和Q值对其性能指标和稳定性 起着决定性作用。因此在微波组件设计时要考虑腔体谐振带来的影响，避免因腔体效应影 响器件的稳定性。
[0003] 对于一个如图1所示的三边长度分别为a，b，d的规则矩形腔体，其谐振波数为：
其中m，η，1分别表示场在X，y，Z三个方向分布的半个驻波数。TEmnl模和TMmnl模的谐振频 率为：
假定b〈a〈d，则TE谐振基模为TE1Q1模，TM谐振基模为TM11Q模。
[0004] 腔体的品质因数Q可近似为：
其中S为趋肤深度，V为组件腔体的体积，S为腔体内部表面积。
[0005] 目前微波组件稳定性优化设计方法主要有以下几种:方法1、通过选择合理的矩形 腔体尺寸a，b，d，使腔体谐振频率避开工作频带，落在工作频带以外。方法2、改变腔体结构 形式，如图21所示采用异形腔体结构或者如图22所示在腔体内部增加隔金，改变a，b，d的有 效值，从而改变腔体的谐振模式。方法3、贴吸波材料，通过优化吸波材料的位置和尺寸，降 低腔体Q值，减小腔体效应对组件性能的影响。
[0006] 方法1和方法2可以很好地实现组件稳定性优化设计，但是腔体结构的改变会对组 件内部电路的布局进行改变，影响电路设计。在结构尺寸要求严苛，电路布局紧凑的小型化 组件设计中，方法1、2的使用受到限制。方法3可以在一定程度上优化微波组件的稳定性， 但是其只能减弱但很难从根本上解决腔体效应对组件稳定性的影响。
[0007]本发明可以在电路布局紧凑的小型化组件设计中，在不改变电路设计布局和组件 外形结构的条件下，使组件腔体的谐振频率避开工作频带，落在工作频带以外，从而避免腔 体谐振效应对组件性能的影响，提高组件稳定性。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于，提供一种不依赖电路的微波腔体稳定性优化方法及基于其获 得的小型化微波组件。具体如下： 一种不依赖电路的微波腔体稳定性优化方法，所述优化方法不依赖于微波腔体内部电 路的结构形式和布局，通过优化腔体的谐振模式的方法来提高微波腔体稳定性。
[0009] 基于本发明所述一种不依赖电路的微波腔体稳定性优化方法获得的小型化微波 组件，包括盒体1和盖板2，在盖板2的下方设有凸台3。
[0010]设盒体1的腔体的长宽高分别为a、b和c。凸台3的长宽高分别为at、bt和ct。
[0011] 则〇<at/a<l，0<bt/b<l，0<ct/c<l。所述凸台3的长at、宽bt、高ct均包含涂 层的厚度。
[0012] 更进一步说，在盖板2的下方设有1个凸台3,凸台3的侧边与相邻的盒体1内壁间的 距离不小于0.1mm。凸台3的底面与盒体1内元器件的顶面的距离不小于0.1mm。凸台的底面 为平面或台阶面。
[0013] 更进一步说，在盖板2的下方设有2个凸台3。每个凸台3的侧边与相邻的盒体1内壁 间的距离不小于0.1mm。凸台3的底面与盒体1内元器件的顶面的距离不小于0.1mm。凸台3之 间的间距不小于0.1mm。两个凸台3在盖板2上的位置可平行，也可不平行，凸台3的底面可以 相互水平，也可有高度差异，不水平。凸台3的底面为平面或台阶面。两个凸台3可同为矩形、 圆柱形、L形、T形，两个凸台的形状也可不同，可为为矩形、圆柱形、L形、T形的组合形式。
[0014] 更进一步说，在盖板2的下方设有3个凸台3。。每个凸台3的侧边与相邻的盒体1内 壁间的距离不小于0.1mm。凸台3的底面与盒体1内元器件的顶面的距离不小于0.1mm。凸台3 之间的间距不小于0.1mm。所述3个凸台3排列可平行、可不平行或其中两个平行。凸台的底 面可以相互水平，也可有高度差异，不水平。凸台的底面为平面或台阶面。三个凸台可同为 矩形、圆柱形、L形、T形，三个凸台的形状也可不同，可为为矩形、圆柱形、L形、T形的组合形 式。
[0015] 更进一步说，在盖板2的下方设有4个凸台3。每个凸台3的侧边与相邻的盒体1内壁 间的距离不小于0.1mm。凸台3的底面与盒体1内元器件的顶面的距离不小于0.1mm。凸台3之 间的间距不小于0.1mm。所述4个凸台3排列可平行、可不平行或其中两个平行。凸台的底面 可以相互水平，也可有高度差异，不水平。凸台的底面为平面或台阶面。4个凸台可同为矩 形、圆柱形、L形、T形，三个凸台的形状也可不同，可为为矩形、圆柱形、L形、T形的组合形式。
[0016] 本发明的有益效果是 本发明所述的一种不依赖电路的微波腔体稳定性优化方法，通过优化腔体的谐振模式 提高微波腔体的稳定性，该方法通过设计腔体盖板的结构形状，以在盖板上增加凸台的方 式改变腔体的有效参数来实现。该设计方法不依赖组件电路的设计和布局，能够实现不同 电路形式微波组件稳定性优化;改变腔体盖板的结构形状，通过对腔体空间的利用来实现 谐振模式的优化，不影响微波腔体的外形结构尺寸，适用于小型化微波组件设计中。
[0017] 本发明所述的小型化微波组件，通过在设计盖板的结构形式，在盖板上增加凸台 的方式来改变腔体谐振模式，降低腔体Q值，使腔体的谐振频率落在工作频带之外，能够充 分利用腔体空间实现腔体模式优化，提高组件稳定性，适用于小型化组件设计中。可以在不 影响电路结构和布局的情况下实现组件稳定性的提高。凸台在盖板上的位置、形状以及凸 台的数量具有可变性和灵活性，可根据组件腔体内部电路布局进行调整，适用于不同电路 布局形式的组件。凸台的加工方式多样化，可直接在平面盖板上生成，也可以单独加工后与 平面盖板进行后期机械装配，使用方便灵活。基于该发明，可以优化小型化微波组件的性 能。
【附图说明】
[0018] 图1为普通规则矩形腔体结构示意图。
[0019] 图2为本发明设计实例中矩形腔体TE1Q2模式电场分布示意图。
[0020] 图3为实施例1所述含有1个矩形凸台3的示意图。
[0021] 图4为含有1个L形凸台3的示意图，可看成两个矩形凸台一边连在一起的组合结 构。
[0022] 图5为在图4所示结构的基础上改变形状后的示意图。
[0023]图6为含有1个T形凸台3的示意图，可看成三个矩形凸台连在一起的组合结构。<