共面波導(dǎo)到槽線到基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的過渡電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種共面波導(dǎo)到槽線到基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的過渡電路，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，頻譜資源日益緊缺，使得微波電路的研究和應(yīng)用朝毫米波和更高頻段拓展。而非輻射介質(zhì)波導(dǎo)在結(jié)構(gòu)彎曲和不連續(xù)處有著較小的輻射損耗和泄露損耗，這一特性使其成為毫米波頻段電路設(shè)計(jì)中的重要元件。
[0003]可是，傳統(tǒng)的非輻射介質(zhì)波導(dǎo)在應(yīng)用到毫米波電路設(shè)計(jì)時(shí)存在下述兩個(gè)問題:
1、傳統(tǒng)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)在制作工藝上步驟繁雜，需要將上下兩塊金屬板分別粘貼到介質(zhì)條兩側(cè);而且非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的介質(zhì)條高度與工作波長(zhǎng)相關(guān)，導(dǎo)致頻率增加到一定水平后，工藝精度難以滿足傳統(tǒng)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的制作；
2、平面電路結(jié)構(gòu)在毫米波電路設(shè)計(jì)中同樣有著重要的作用，而非輻射介質(zhì)波導(dǎo)作為一種非平面電路結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)一種轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)其到平面電路的轉(zhuǎn)換。
[0004]為了十分方便地使用非輻射介質(zhì)波導(dǎo)，設(shè)計(jì)混合集成平面與非平面電路，必須提出一種易于加工制作的非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出一種過渡電路，順利實(shí)現(xiàn)微波毫米波混合多層電路的實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種共面波導(dǎo)到槽線到基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的過渡電路，是用改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路再集成到基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)，形成了一個(gè)三層的微波毫米波電路結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種共面波導(dǎo)到槽線到基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的過渡電路，包括頂層介質(zhì)板、中間層介質(zhì)板、底層介質(zhì)板、頂層金屬層、底層金屬層，頂層介質(zhì)板、中間層介質(zhì)板和底層介質(zhì)板同軸堆疊放置;頂層介質(zhì)板的長(zhǎng)度小于中間層介質(zhì)板和底層介質(zhì)板、寬度小于或等于中間層介質(zhì)板和底層介質(zhì)板；
頂層金屬層設(shè)置在頂層介質(zhì)板的上表面，底層金屬層設(shè)置在底層介質(zhì)板的下表面;在頂層介質(zhì)板、中間層介質(zhì)板、底層介質(zhì)板的重疊區(qū)域，沿長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€預(yù)留一條介質(zhì)條帶，在介質(zhì)條帶的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置陣列式空氣通孔，從而構(gòu)成基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)；其中，頂層金屬層的一對(duì)短邊與頂層介質(zhì)板的一對(duì)短邊之間分別保留相同寬度不設(shè)置金屬層，底層金屬層與頂層金屬層在底層介質(zhì)板的下表面的投影重合；
中間層介質(zhì)板與頂層介質(zhì)板的未重疊區(qū)域，中間層介質(zhì)板的上表面，從中間介質(zhì)板的一個(gè)短邊開始，沿長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€向內(nèi)延伸設(shè)置一條中心導(dǎo)帶，中心導(dǎo)帶的末端處設(shè)置與其垂直相交的金屬支節(jié)，中心導(dǎo)帶與金屬支節(jié)的兩側(cè)分別設(shè)置第一、第二金屬接地板，第一、第二金屬接地板之間存在間隙，第一金屬接地板與中心導(dǎo)帶之間存在間隙，第二金屬接地板與中心導(dǎo)帶、金屬支節(jié)之間均存在間隙，金屬支節(jié)及其與第二金屬接地板之間的間隙構(gòu)成共面波導(dǎo)的開路支節(jié)，開路支節(jié)中遠(yuǎn)離前述中間介質(zhì)板的一個(gè)短邊的邊沿與前述中間介質(zhì)板的一個(gè)短邊之間的距離小于中心導(dǎo)帶的長(zhǎng)度，第一、第二金屬接地板之間的間隙構(gòu)成槽線，第一、第二金屬接地板中靠近中間層介質(zhì)板短邊方向?qū)φ劬€的邊沿與頂層金屬層在中間層介質(zhì)板上的投影的邊沿重合；中間層介質(zhì)板的下表面，設(shè)置有垂直于中心導(dǎo)帶且位于開路支節(jié)與前述中間介質(zhì)板的一個(gè)短邊之間的第一、第二金屬條帶，每條金屬條帶的兩端均設(shè)置有連通金屬條帶與第一和第二金屬接地板的金屬通孔，其中，緊靠開路支節(jié)的金屬通孔與開路支節(jié)相切；中間層介質(zhì)板上，中心導(dǎo)帶、第一和第二金屬接地板、開路支節(jié)、槽線、第一和第二金屬條帶、金屬通孔，構(gòu)成共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路；中間層介質(zhì)板的另一個(gè)短邊處，向內(nèi)設(shè)置相同的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路，兩個(gè)共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路關(guān)于中間層介質(zhì)板短邊方向?qū)φ劬€對(duì)稱；
中間層介質(zhì)板的上表面，在槽線靠近基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的一端設(shè)置第一三角形漸變結(jié)構(gòu)，以調(diào)整槽線寬度、實(shí)現(xiàn)阻抗匹配;在兩個(gè)共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路靠近基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的一端分別向內(nèi)設(shè)置第二三角形漸變結(jié)構(gòu)，以將共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路接入基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)；
底層介質(zhì)板下表面，從底層金屬層的一對(duì)短邊開始，分別向內(nèi)開梯形槽，以與中間層介質(zhì)板上的第二三角形漸變結(jié)構(gòu)相匹配，其中，梯形槽關(guān)于長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€對(duì)稱。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，空氣通孔的尺寸和空氣通孔之間的間距根據(jù)電路的工作頻率確定。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，第二三角形漸變結(jié)構(gòu)位于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)中預(yù)留的介質(zhì)條帶的區(qū)域內(nèi)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，第一三角形漸變結(jié)構(gòu)位于頂層介質(zhì)板與中間層介質(zhì)板的重疊區(qū)域。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，從底層介質(zhì)板的一對(duì)短邊開始分別向內(nèi)開矩形槽，以穩(wěn)定電路，其中，矩形槽關(guān)于長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€對(duì)稱。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，頂層介質(zhì)板的厚度是中間層介質(zhì)板和底層介質(zhì)板厚度之和。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明簡(jiǎn)化了非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的制作工藝，有效抑制基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)在空氣通孔處的泄露損耗，放置在中間介質(zhì)基板上改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路集成在介質(zhì)板的兩端，減小了電路之間產(chǎn)生的電磁干擾;多層電路的集成實(shí)現(xiàn)了電路的平面化，簡(jiǎn)化了制作工藝的同時(shí)還減小了相應(yīng)的加工成本；同時(shí)，本發(fā)明采用三層電路結(jié)構(gòu)，充分利用空間，并且將改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路從基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的中間接入，可以實(shí)現(xiàn)較好的過渡性能。同時(shí)制作工藝簡(jiǎn)單、靈活，可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線到基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)三層過渡電路，為微波毫米波段混合集成多層電路的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的俯視圖和側(cè)視圖，其中，(a)是俯視圖，(b)是側(cè)視圖。
[0015]其中，1-中心導(dǎo)帶；2-中心導(dǎo)帶與金屬接地板之間的間隙；3-金屬條帶;4-金屬通孔;5-金屬接地板;6-矩形槽;7-第二三角形漸變結(jié)構(gòu);8-第一三角形漸變結(jié)構(gòu);9-梯形槽；10-空氣通孔之間的間距；11-空氣通孔的直徑；12-底層介質(zhì)板；13-中間層介質(zhì)板；14-頂層介質(zhì)板。
[0016]圖3是頂層介質(zhì)板的俯視圖。
[0017]圖4是中間層介質(zhì)板的俯視圖。
[0018]圖5是共面波導(dǎo)到槽線過渡電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖6是中間層介質(zhì)板的仰視圖。
[0020]圖7是底層介質(zhì)板的仰視圖。
[0021]圖8是本實(shí)施例的仿真磁場(chǎng)分布圖。
[0022]圖9是本發(fā)明實(shí)施例的仿真和測(cè)量的S參數(shù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
本發(fā)明提供一種本發(fā)明是一種由一層改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路和三層基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)構(gòu)成的三層電路結(jié)構(gòu)，如圖1至7所示，其中改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路和基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)集成在同一介質(zhì)板上;改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路集成在整個(gè)電路的中間層，通過三角形漸變結(jié)構(gòu)將改進(jìn)的共面波導(dǎo)到槽線的過渡電路接入基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)，同時(shí)在調(diào)整過渡電路處的槽線寬度時(shí)