[發明專利]一種基片集成間隙波導耦合器設計方法

在審

• 申請號: 201811275919.6
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109301424A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 王珂;申東婭;張秀普
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基片集成間隙波導耦合器設計方法，該耦合器結構由上層介質板（5）和下層介質板（6）緊密連接而成。上層介質板（5）的上表面印刷有接地金屬層，下表面印刷有耦合微帶線（13）；下層介質板（6）上表面印刷有H型耦合微帶線（12），H型耦合微帶線（12）與金屬過孔（11）構成H型傳輸脊，H型傳輸脊兩側有第一種EBG結構陣列（9），H型傳輸脊中間有第二種EBG結構陣列（10），下表面印刷有金屬層。該耦合器設計方法以微帶分支線耦合器的理論基礎上作改進。本發明具有易集成、小尺寸、寬帶寬、低損耗、較高隔離等優點。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，具體涉及一種基片集成間隙波導耦合器設計方法。

背景技術

定向耦合器是一種重要的微波毫米波器件，可用于信號的隔離、分離和混合，如功率的監測、源輸出功率穩幅、信號源隔離、傳輸和反射的掃頻測試等。耦合器的形式主要包括波導耦合器和微帶耦合器。隨著通信系統的發展，對于微波毫米波設備的頻率要求越來越高，然而，傳統的矩形波導耦合器和微帶耦合器在高頻損耗較大，限制了其在高頻的應用。

基片集成波導（Substrate Integrated Waveguide, SIW）的出現則較好地解決了以上問題，基片集成波導利用金屬過孔在介質板中實現波導的場傳播模式，結合了傳統波導和微帶傳輸線兩者的優點，是一種高性能的微波毫米波平面電路。然而，隨著頻率的增高，基片集成波導的性能也會下降。

2009年，一種更適用于高頻的波導結構被提出來，即間隙波導（Gap Waveguide,GW）。間隙波導包括兩層結構：PEC層和PEC/PMC層，兩層結構被小于1/4波長的空氣間隙隔開。在PEC/PMC層中，高阻抗的EBG結構陣列圍繞著金屬脊，僅僅準TEM模式的電磁波可以沿著金屬脊傳播。間隙波導相比其他波導的主要優勢是低損耗，不需要電連接，具有良好的金屬屏蔽作用。

目前，基于SIW結構和間隙波導（GW）結構設計出了多款耦合器?；赟IW的耦合器形式主要有：（1）兩個SIW并列，通過孔耦合；（2）兩個耦合器交叉排列在單層介質板上；（3）兩個SIW以交叉或者重疊的形式上下排列，通過縫隙耦合；（4）兩個SIW并列，以傳輸線耦合的形式設計；（5）兩個SIW垂直放置，通過縫隙耦合?；陂g隙波導的耦合器設計主要有兩種類型：一種是基于孔耦合理論的波導耦合器；另一種為將耦合器以傳導脊的形式設計在間隙波導中。但是，基于SIW的耦合器依然存在著空間輻射和表面波的問題，而間隙波導耦合器的尺寸則較大，不適合集成。

2012年，微帶間隙波導被設計出來以滿足通信系統小型化的需求。近年來，張晶等學者利用介質板代替了微帶間隙波導中的空氣間隙，設計出了基片集成間隙波導結構，實現了更穩定的間隙高度，和更高的性能。由于基片集成間隙波導的高性能，將其應用于微波毫米波器件的設計中，也是一種必然的趨勢。

本發明首次將基片集成間隙波導技術用于定向耦合器的設計，給出了設計理論和方法，解決了SIW耦合器和GW耦合器存在的問題，同時實現了寬帶寬和較高的隔離度。

本發明內容，經文獻檢索，未見與本發明相同的公開報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，設計出一種基片集成間隙波導耦合器設計方法。

一種基片集成間隙波導耦合器設計方法，包括：上層介質板（5），下層介質板（6），其中：

a、上層介質板（5）為基片集成間隙波導的間隙層，是一塊帶有兩個矩形槽的長方形介質板，其上表面印刷有金屬地，下表面印刷有耦合微帶線（13）；耦合微帶線（13）的中間位置開有一個矩形第一縫隙（7）；耦合微帶線（13）的四個端口分別為第一端口（1），第二端口（2），第三端口（3）和第四端口（4）；第一端口（1）為輸入端口，第二端口（2）為直通端口，第三端口（3）為耦合端口，第四端口（4）為隔離端口；