一種基片集成波導(dǎo)環(huán)行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基片集成波導(dǎo)環(huán)行器，屬于微波、毫米波器件【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括基片集成波導(dǎo)和微帶線，基片集成波導(dǎo)和微帶線之間采用共面波導(dǎo)嵌入式連接，共面波導(dǎo)的縫隙寬度為g，長度分別為Lg1和Lg2，λg為環(huán)行器的工作波長，其中0.05mm≤g≤0.15mm，0.25≤Lg1/λg≤0.375，0.125≤Lg2/λg≤0.15。本發(fā)明通過采用共面波導(dǎo)嵌入式連接的匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了阻抗的良好匹配的同時實(shí)現(xiàn)了環(huán)行器的小型化。
【專利說明】一種基片集成波導(dǎo)環(huán)行器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波、毫米波器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基片集成波導(dǎo)環(huán)行器。

【背景技術(shù)】
[0002] 電磁波頻譜是有限的，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，可利用的頻譜資源日益緊張，因 而逐漸向微波、毫米波波段發(fā)展，相關(guān)的器件和設(shè)備也更加小型化。傳統(tǒng)的傳輸線如微帶線 和波導(dǎo)由于各自的缺點(diǎn)，在應(yīng)用中有一定的局限性?；刹▽?dǎo)（SIW)作為一種新興的 傳輸線，它既具有波導(dǎo)較高的品質(zhì)因數(shù)、較高的功率容量，又具有微帶線體積小、易于集成 化的優(yōu)點(diǎn)，因而SIW能在微波、毫米波設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 環(huán)行器作為一種非可逆器件在現(xiàn)代通信、雷達(dá)、電子對抗中都起著重要作用。SIW 目前已經(jīng)被用于環(huán)行器的設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)的環(huán)行器仍然具有SIW傳輸線較高的功率容量、 容易集成等優(yōu)點(diǎn)。為了便于與外接電路相連接，以及展寬工作帶寬，通常要采用微帶線對環(huán) 行器中的SIW傳輸線進(jìn)行轉(zhuǎn)接。由于外接電路的阻抗和SIW傳輸線阻抗往往不一樣，為了 減小電磁波信號的反射，因而在它們之間需要進(jìn)行阻抗匹配。常用的阻抗匹配方法有線性 漸變微帶線、指數(shù)律漸變微帶線以及切比雪夫漸變微帶線匹配。對于線性漸變微帶線匹配， 它的加工簡單，但是匹配效果不如后面兩種方法。而后兩種匹配方法由于微帶線寬度的變 化比較復(fù)雜，加工難度會大大增加。此外，這些方法的另一個缺點(diǎn)在于獲得低回波損耗時， 微帶漸變線會普遍偏長，與實(shí)現(xiàn)器件的小型化相矛盾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述存在問題或不足，本發(fā)明提供了一種基片集成波導(dǎo)環(huán)行器，包括基片集 成波導(dǎo)和微帶線，基片集成波導(dǎo)和微帶線之間采用共面波導(dǎo)嵌入式連接，共面波導(dǎo)的縫隙 寬度為g，長度分別為Lgl和L g2, A g為環(huán)行器的工作波長，上述各參數(shù)同時滿足下面的關(guān)系 式：0? 05mm 彡 g 彡 0? 15mm，0? 25 彡 Lgl/ 人 0? 375, 0? 125 彡 L g2/ 人 0? 15.
[0005] 本發(fā)明的環(huán)行器銅表面還鍍有一層防氧化的金屬，如鍍金可以增強(qiáng)銅導(dǎo)體的導(dǎo)電 能力，同時可以防止銅表面被氧化。
[0006] 其設(shè)計步驟為：
[0007] 步驟一、環(huán)行器設(shè)計材料的選擇，選擇介質(zhì)基板和鐵氧體的材料；
[0008] 步驟二、確定SIW傳輸線的參數(shù)，在介質(zhì)基板上打上周期性排列的金屬化通孔制 得SIW傳輸線，SIW的結(jié)構(gòu)由通孔直徑d、孔間距s、基片厚度h和SIW的寬度a來確定，其 中孔間距以圓心距離計，寬度a以圓心距離計；它們滿足關(guān)系式：s/d〈2, d/a〈0. 2,以及公式

【權(quán)利要求】
1. 一種基片集成波導(dǎo)環(huán)行器，包括基片集成波導(dǎo)和微帶線，其特征在于：基片集成波 導(dǎo)和微帶線之間采用共面波導(dǎo)嵌入式連接，共面波導(dǎo)的縫隙寬度為g，長度分別為Lgl和Lg2， 入8為環(huán)行器的工作波長； 0. 05mm<g< 0. 15mm，0. 25 <Lgl/ 入 0. 375, 0. 125 <Lg2/ 入 0. 15。
2. 如權(quán)利要求1所述基片集成波導(dǎo)環(huán)行器，其特征在于：s= 0. 70mm,d= 0. 40mm,a= 4. 05mm,Rf= 0. 80mm,g= 0. 10mm,Lgl=I. 50mm,Lg2= 0. 71mm,wsub= 6. 00mm,h= 0. 508mm, w_5(l￡3 =I. 28mm，Lt=I. 50mm;其中s為SIW同行相鄰兩個圓形通孔的孔間距，d為SIW圓 形通孔的直徑，a為SIW兩行圓形通孔的行間距，&為中心鐵氧體的半徑，g為共面波導(dǎo)的 縫隙寬度，Lgl和Lg2分別為共面波導(dǎo)的縫隙長度，w5(|￡3和Lt分別為50Q微帶線的寬度和長 度，wsub和h分別為介質(zhì)基板的寬度和高度。
3. 如權(quán)利要求1所述基片集成波導(dǎo)環(huán)行器的設(shè)計步驟為： 步驟一、環(huán)行器設(shè)計材料的選擇，選擇介質(zhì)基板和鐵氧體的材料； 步驟二、確定SIW傳輸線的參數(shù)，在介質(zhì)基板上打上周期性排列的金屬化通孔制得SIW傳輸線，SIW的結(jié)構(gòu)由通孔直徑d、孔間距S、基片厚度h和SIW的寬度a來確定，其中孔間 距以圓心距離計，寬度a以圓心距離計；它們滿足關(guān)系式：s/d〈2,d/a〈0. 2,以及公式
其中aeff為填充同種介質(zhì)的矩形波導(dǎo)的寬度，arff初值取0. 8入g; 步驟三、根據(jù)步驟一中所選擇的鐵氧體材料，進(jìn)行鐵氧體尺寸的計算，鐵氧體高度與介 質(zhì)基板等高，鐵氧體半徑Rf根據(jù)下述公式得到
其中X為該頻率下真空中的波長，ef為鐵氧體的相對介電常數(shù)，y6為鐵氧體有效磁 導(dǎo)率； 步驟四、在SIW傳輸線上進(jìn)行共面波導(dǎo)的設(shè)計，共面波導(dǎo)兩端分別與SIW傳輸線和微帶 線連接；并對環(huán)行器中的主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，包括鐵氧體半徑Rf、SIW兩排通孔的行距a，以 及共面波導(dǎo)縫隙寬度g和縫隙長度Lgl和Lg2，得到g、Lgl和Lg2的取值范圍； 步驟五、依據(jù)上述各步驟確定的參數(shù)值制作SIW環(huán)行器。
【文檔編號】H01P11/00GK104505567SQ201410775242
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】陳良, 朱帥, 謝海巖, 汪曉光, 鄧龍江 申請人:電子科技大學(xué)