[發明專利]一種基于人工磁導體的毫米波一分四微帶功率分配器

在審

• 申請號: 201910530205.3
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110212278A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 許鋒;金俊;陳洋
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 范丹丹

本發明揭示了一種基于人工磁導體的毫米波一分四微帶功率分配器，該微帶功率分配器包括緊密貼合的底層、中間層和頂層三種結構，底層為微帶功率分配器，中間層為介質腔，頂層為人工磁導體周期結構，微帶功率分配器設置于介質基板的上表面，介質腔設置于介質板上，人工磁導體周期結構設置于電磁帶隙介質基板上。本發明設計結構簡單，易于加工，成本低，節約了額外的封裝；同時，該結構使得功率分配器本身更加緊湊，可以彼此緊密地制造。毫米波功率分配器的引入，較大程度地拓展了毫米波電路的應用前景；引入人工磁導體結構，抑制了微帶線的雜散輻射，降低了插入損耗，進一步提高了毫米波功率分配器的傳輸性能，為毫米波電路的研究與應用打下了基礎。

技術領域

本發明涉及一種基于人工磁導體的毫米波一分四微帶功率分配器，可用于毫米波技術領域。

背景技術

近年來，隨著新型電磁材料的發展，人工磁導體結構的研究及應用已經成為當前微波領域的熱點之一。人工磁導體結構通常由介質基板上周期性排列的金屬貼片構成，在特定的頻段會形成電磁帶隙特性。可以明顯提高微波集成電路，微波印刷天線，微波高能加速器，射頻無源器件等的整體性能。因此，開展人工磁導體的研究，可發掘其潛在的應用價值，并對完善電磁波理論體系具有極高的學術意義。

傳統的微帶功率分配器具有很高的插入損耗，這來自于微帶線的雜散輻射，包括輻射波、泄漏波以及表面波，尤其到了毫米波頻段，能量的損耗更加嚴重。然而

為了解決毫米波段傳統微帶電路高損耗的問題，出現了許多基于人工磁導體的毫米波射頻無源器件的研究，人工磁導體的電磁帶隙特性會在特定波段形成電磁阻帶，抑制該波段內的雜散波輻射，尤其人工磁導體的尺寸會隨著頻率的提高而減小，這為在毫米波段內實現提高傳統微帶功率分配器的整體性能提供了一條可行的思路。與傳統功率分配器相比，基于人工磁導體的功率分配器性能的改善更具有易于封裝的特點，亟待開發。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提出一種基于人工磁導體的毫米波一分四微帶功率分配器。

本發明的目的將通過以下技術方案得以實現：一種基于人工磁導體的毫米波一分四微帶功率分配器，包括緊密貼合的底層、中間層和頂層三種結構，所述底層為微帶功率分配器，所述中間層為介質腔，所述頂層為人工磁導體周期結構，所述微帶功率分配器設置于介質基板的上表面，所述介質腔設置于介質板上，所述人工磁導體周期結構設置于電磁帶隙介質基板上。

優選地，所述介質板上設置有鏤空槽，所述鏤空槽的長度和寬度大于微帶功率分配器的長度和寬度，電磁波在鏤空槽與頂層電磁帶隙介質基板形成的介質腔中傳播。

優選地，所述電磁帶隙介質基板上設置有蘑菇型人工磁導體陣列結構，蘑菇型人工磁導體陣列結構由頂部金屬層與介質基板、金屬通孔以及底部金屬圓片共同構成具有電磁帶隙性能的人工磁導體結構。

優選地，所述蘑菇型人工磁導體陣列結構為10×20宮格式結構。

優選地，所述頂部金屬層設于人工磁導體陣列結構的上表面，介質層設于中間，金屬圓片設于下表面，與金屬圓片圓心相連的為金屬通孔，金屬圓片圓心通過金屬通孔與上表面金屬板相連。

優選地，所述介質腔的位置位于微帶功率分配器的正上方。

優選地，所述介質腔的形狀與微帶功率分配器匹配，介質腔的尺寸大于微帶功率分配器的尺寸。

優選地，所述微帶功率分配器介質基板、介質腔與人工磁導體周期結構構成的電磁帶隙介質基板為垂直方向緊密貼合的三層結構。

優選地，所述微帶功率分配器的傳輸線阻抗均為50歐姆。

優選地，所述微帶功率分配器輸入端口處阻抗變換傳輸線長度為1/4波長。