一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)，由過孔層介質(zhì)板和間隙層介質(zhì)板粘接而成的雙層介質(zhì)板彎曲微帶脊基片集成間隙波導，過孔層介質(zhì)板的上表面印刷有金屬層，下表面設有圓弧彎曲第一微帶線，第一微帶線采用了圓弧彎曲設計，第一過孔、第二過孔、微型過孔和第一微帶線組成彎曲微帶脊結(jié)構(gòu)，彎曲微帶脊結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別均勻設有若干周期性過孔，周期性過孔下設置有金屬圓形貼片，間隙層介質(zhì)板上表面設有圓弧彎曲第二微帶線，第二微帶線兩端分別設有第一漸變線和第二漸變線，間隙層介質(zhì)板下表面印刷有金屬層，本發(fā)明解決了彎曲不連續(xù)性以及空腔諧振問題，同時具有結(jié)構(gòu)簡單，易集成，加工簡單，小尺寸，寬帶寬，低損耗，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點。
【專利說明】
一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]毫米波單片集成電路具有體積小、可靠性高、便于大規(guī)模制作的優(yōu)點，其應用越來越廣泛。為了適應毫米波單片集成電路的特點，基片集成間隙波導最新被提出來。在基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)中，電磁波只能沿著微帶線和金屬過孔組成的微帶脊傳播，其中微帶線是主要的傳輸結(jié)構(gòu)。運用低成本的印刷電路板(PCB)工藝制造基片集成間隙波導，其品質(zhì)因數(shù)可接近非平面波導結(jié)構(gòu)。
[0003]微帶線是印刷電路板(PCB)上元器件互連的主要互連傳輸線之一。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，電路工作頻率不斷提高和高速化帶來的負效應，對微帶線傳輸特性提出了更高的要求。微帶線彎曲是印制線的常見結(jié)構(gòu)，也是典型的印制線阻抗不連續(xù)性結(jié)構(gòu)之一。
[0004]頻率較高的情況下，微帶線不連續(xù)性產(chǎn)生的電磁輻射是影響電路整體性能的一個重要因素，尤其是在電路尺寸較小，這種輻射效應更為嚴重。微帶線不連續(xù)性輻射主要有兩個方面的影響:一是增加了電路中的信號損失;二是在電路的不同部分之間由于電磁耦合作用引起了相互干擾。在下面的3種情況下，不連續(xù)性輻射的影響會變得非常顯著:(I)在單片微波電路中，為了增加電路的密度而引入了更多的拐角和其他的不連續(xù)性，寄生的電磁耦合也相應地大幅增加；(2)在微帶天線陣列中，饋線網(wǎng)絡制作在相對較厚的介質(zhì)基片上，這會導致大量的耦合輻射;(3)在多芯片模塊中，包含拐角和各種結(jié)的微帶互連線會引入電磁耦合，從而降低RF信號的性能。
[0005]目前，研究的不連續(xù)性結(jié)構(gòu)主要包括:波導中的感性金屬桿、H-面不連續(xù)性結(jié)構(gòu)以及各類拐角、波導十字交叉結(jié)構(gòu)、Y-分支結(jié)構(gòu)等等。消除微帶線不連續(xù)性效應的一種方法是將其等效參數(shù)計入電路參考量中，并通過調(diào)節(jié)其他電路參量，如線的長度和特征阻抗，或用可調(diào)諧短截線來補償該效應。另一種方法是經(jīng)常采用對導帶削角或者斜拼接來直接補償不連續(xù)性，以使其不連續(xù)性效應最小。
[0006]對于基片集成間隙波導中由微帶線和金屬過孔組成的微帶脊結(jié)構(gòu)，也將不可避免的涉及到彎曲等不連續(xù)性結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明首次在基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)中采用彎曲微帶脊設計，解決了基片集成間隙波導彎曲處的不連續(xù)性問題和空腔諧振問題。
[0008]本
【發(fā)明內(nèi)容】
，經(jīng)文獻檢索，未見與本發(fā)明相同的公開報道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，設計出一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)。
[0010]包括:過孔層介質(zhì)板，間隙層介質(zhì)板，其中: 所述過孔層介質(zhì)板的上表面印刷有金屬層，下表面中部橫向設有圓弧彎曲第一微帶線，所述第一微帶線采用了圓弧彎曲設計，所述第一微帶線上設置有第一過孔，所述第一微帶線的兩個圓弧彎曲段分別設置有微型過孔，兩個圓弧彎曲段之間的垂直段設有第二通孔，所述第二通孔和第一過孔直徑相同，所述微型過孔的直徑小于第一過孔和第二通孔，所述第一過孔、第二通孔、微型過孔和第一微帶線組成彎曲微帶脊結(jié)構(gòu);所述彎曲微帶脊結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別均勻設有若干周期性過孔，所述周期性過孔下設置有金屬圓形貼片，所述金屬圓形貼片的直徑略大于周期性過孔，所述周期性過孔和金屬圓形貼片組成電磁帶隙結(jié)構(gòu)，所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)位于彎曲微帶脊的兩側(cè)，所述過孔的周期比電磁帶隙結(jié)構(gòu)的周期略大；所述間隙層介質(zhì)板上表面設有圓弧彎曲第二微帶線，所述第二微帶線兩端分別設有第一漸變線和第二漸變線，所述間隙層介質(zhì)板下表面印刷有金屬層，所述第二微帶線上的兩個圓弧彎曲段之間的長度與圓弧彎曲段之間的長度相同；
所述過孔層介質(zhì)板與間隙層介質(zhì)板粘和在一起形成本發(fā)明的新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)，且粘和時所述過孔層介質(zhì)板下表面的第一微帶線與間隙層介質(zhì)板上表面的第二微帶線重合。
[0011]作為優(yōu)選，所述過孔層介質(zhì)板的介電常數(shù)大于間隙層介質(zhì)板。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
1、解決了微帶脊彎曲引起的不連續(xù)性問題和空腔諧振問題；
2、具有小尺寸，低剖面，易集成，易加工，制造成本低；
3、低損耗，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，傳輸性能好；
4、具有較寬的工作帶寬。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的過孔層過孔層介質(zhì)板的上表面示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的過孔層過孔層介質(zhì)板的下表面示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的間隙層間隙層介質(zhì)板的上表面示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的間隙層間隙層介質(zhì)板的下表面示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0019]圖7為本發(fā)明新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)的Sll和S21仿真和測試圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。
[0021]如圖1-6所示，一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)，包括:過孔層介質(zhì)板I，間隙層介質(zhì)板2，其中:
過孔層介質(zhì)板I的上表面印刷有金屬層;下表面中部橫向設有圓弧彎曲第一微帶線9，第一微帶線9采用了圓弧彎曲設計，第一微帶線9上設置有第一過孔7，兩個圓弧彎曲段5分別設置有微型過孔6，兩個圓弧彎曲段5之間的垂直段設有第二通孔8，微型過孔6直徑比第一過孔7小，圓弧彎曲設計與過孔6解決了彎曲產(chǎn)生的不連續(xù)性問題和空腔諧振問題，第一過孔7、微型過孔6、第二通孔8和第一微帶線9組成彎曲微帶脊結(jié)構(gòu);在彎曲微帶脊結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別設有若干周期性過孔3;周期性過孔3下設置有金屬圓形貼片4，金屬圓形貼片4的直徑略大于周期性過孔3，周期性過孔3和金屬圓形貼片4組成電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)，EBG結(jié)構(gòu)位于彎曲微帶脊的兩側(cè);第一過孔7的周期比EBG結(jié)構(gòu)的周期略大；間隙層介質(zhì)板2上表面設有圓弧彎曲第二微帶線12，第二微帶線12兩端分別設有第一漸變線10和第二漸變線11，間隙層介質(zhì)板2下表面印刷有金屬層;根據(jù)需要，第一微帶線9上的兩個圓弧彎曲段5之間可以采用不同的長度，第二微帶線12上的兩個圓弧彎曲段13之間的長度與圓弧彎曲段5之間的長度相同；
過孔層介質(zhì)板I與間隙層介質(zhì)板2粘和在一起形成本發(fā)明的新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)，且粘和時過孔層介質(zhì)板I下表面的第一微帶線9與間隙層介質(zhì)板2上表面的第二微帶線12重合。
[0022]如上所述過孔層介質(zhì)板I采用介電常數(shù)為6.15、損耗角正切為0.0027的RT/Duroid6006介質(zhì)材料，尺寸為19.184mmX 12.874mm X 0.635mm，間隙層介質(zhì)板2采用介電常數(shù)為2.94、損耗角正切為0.0012的RT/Duroid 6002介質(zhì)材料，尺寸為26.984mm X 12.874mm X
0.254mm;過孔層介質(zhì)板I的介電常數(shù)大于間隙層介質(zhì)板2的介電常數(shù)，以降低工作頻率和插入損耗；間隙層介質(zhì)板2用做間隙層，實現(xiàn)了穩(wěn)定的間隙高度;第一漸變線10和第二漸變線11使彎曲微帶脊基片集成間隙波導的特性阻抗隨頻率變化保持穩(wěn)定，便于集成。
[0023]如上所述的EBG結(jié)構(gòu)在諧振頻率附近表現(xiàn)為高阻狀態(tài)，而且對入射電磁波具有同相反射作用，可以防止能量外泄，避免外部電磁場的干擾。
[0024]如上所述的新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導具有準TEM模式，可實現(xiàn)更簡單的傳輸以及更好的性能。
[0025]圖7所示的仿真和測試結(jié)果表明，在毫米波頻段25.40GHz-48.77GHz內(nèi)，本發(fā)明的新型基片集成間隙波導具有SI I小于-1OdB，大部分小于-20dB的阻抗特性，S21大于-1.2dB，大部分大于-0.6dB的傳輸特性，是一種尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、便于集成的寬帶低耗彎曲微帶脊基片集成間隙波導。
[0026]上面對本發(fā)明的較佳實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項】
1.一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括過孔層介質(zhì)板(I)，間隙層介質(zhì)板(2)，其中: 所述過孔層介質(zhì)板(I)的上表面印刷有金屬層，下表面中部橫向設有圓弧彎曲第一微帶線(9)，所述第一微帶線(9)采用了圓弧彎曲設計，所述第一微帶線(9)上設置有第一過孔(7)，所述第一微帶線(9)的兩個圓弧彎曲段(5)分別設置有微型過孔(6)，兩個圓弧彎曲段(5)之間的垂直段設有第二通孔(8)，所述第二通孔(8)和第一過孔直徑相同，所述微型過孔(6)的直徑小于第一過孔(7)和第二通孔(8)，所述第一過孔(7)、第二通孔(8)、微型過孔(6)和第一微帶線(9)組成彎曲微帶脊結(jié)構(gòu);所述彎曲微帶脊結(jié)構(gòu)的兩側(cè)分別均勻設有若干周期性過孔(3)，所述周期性過孔(3)下設置有金屬圓形貼片(4)，所述金屬圓形貼片(4)的直徑略大于周期性過孔(3)，所述周期性過孔(3)和金屬圓形貼片(4)組成電磁帶隙結(jié)構(gòu)，所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)位于彎曲微帶脊的兩側(cè)，所述第一過孔(7)的周期比電磁帶隙結(jié)構(gòu)的周期略大； 所述間隙層介質(zhì)板(2)上表面設有圓弧彎曲第二微帶線(12)，所述第二微帶線(12)兩端分別設有第一漸變線(10)和第二漸變線(11)，所述間隙層介質(zhì)板(2)下表面印刷有金屬層，所述第二微帶線(12)上的兩個圓弧彎曲段(13)之間的長度與圓弧彎曲段(5)之間的長度相同； 所述過孔層介質(zhì)板(I)與間隙層介質(zhì)板(2)粘和在一起形成本發(fā)明的新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)，且粘和時所述過孔層介質(zhì)板(I)下表面的第一微帶線(9)與間隙層介質(zhì)板(2)上表面的第二微帶線(12)重合。2.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型彎曲微帶脊基片集成間隙波導結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過孔層介質(zhì)板(I)的介電常數(shù)大于間隙層介質(zhì)板(2)。
【文檔編號】H01P3/08GK106099291SQ201610387038
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月3日 公開號201610387038.8, CN 106099291 A, CN 106099291A, CN 201610387038, CN-A-106099291, CN106099291 A, CN106099291A, CN201610387038, CN201610387038.8
【發(fā)明人】申東婭, 張秀普, 張晶, 董明, 袁洪
【申請人】云南大學