[發(fā)明專利]三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010128980.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN111326835B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱勇;陸宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號(hào): H01P1/20
• 分類號(hào): H01P1/20;H01P1/208
• 代理公司: 成飛(集團(tuán))公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

1.一種三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，包括：多層介質(zhì)基板上的發(fā)射疊層SIW濾波器（4）、接收疊層SIW濾波器（5）、發(fā)射輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（6）、接收輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（7）、收發(fā)合路信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（8）、發(fā)射輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（9）、接收輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（10），其特征在于：發(fā)射信號(hào)輸入端面（1）、接收信號(hào)輸出端面（2）、收發(fā)信號(hào)共用端面（3）分別位于SIW雙工器的縱向側(cè)壁處，其中發(fā)射信號(hào)輸入端面（1）和接收信號(hào)輸出端面（2）位于SIW雙工器的底層，收發(fā)信號(hào)共用端面（3）位于SIW雙工器的頂層，構(gòu)成了能夠?qū)崿F(xiàn)收發(fā)信號(hào)全雙工垂直傳輸?shù)漠惷鎮(zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)；發(fā)射疊層SIW濾波器（4）和接收疊層SIW濾波器（5）均由設(shè)置在各介質(zhì)層中矩形排列的金屬化通孔（11）構(gòu)成的SIW諧振腔垂直堆疊組成；發(fā)射輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（6）、接收輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（7）位于SIW雙工器頂層金屬面，且發(fā)射輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（6）通過發(fā)射疊層SIW濾波器（4）的輸出延出，接收輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（7）通過疊層SIW濾波器（5）的輸入延出，相向90度彎折，與頂層收發(fā)合路信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（8）形成T形結(jié)構(gòu)，引出至頂層收發(fā)信號(hào)共用端面（3）；發(fā)射輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（9）、接收輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（10）位于SIW雙工器底層金屬面，呈平行關(guān)系地將發(fā)射疊層SIW濾波器（4）和接收疊層SIW濾波器（5）的輸入和輸出分別引出至底層SIW雙工器分隔排列的發(fā)射信號(hào)輸入端面（1）與接收信號(hào)輸出端面（2），從而形成符合毫米波頻段下瓦片式有源相控陣天線實(shí)際應(yīng)用需求的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器。

2.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器可通過硅基MEMS、HTCC、LTCC和多層PCB任意多層介質(zhì)基板加工工藝來具體實(shí)現(xiàn)。

3.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：收發(fā)疊層SIW濾波器至少采用3層SIW諧振腔堆疊結(jié)構(gòu)，在工藝條件的允許下，或根據(jù)微波毫米波系統(tǒng)對(duì)SIW雙工器的指標(biāo)要求采用任意不同的堆疊層數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：位于SIW雙工器頂層的發(fā)射輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（6）和接收輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（7），采用阻抗均為50歐姆的接地共面波導(dǎo)傳輸線（CPWG）的形式傳輸信號(hào)，或兼容微波毫米波系統(tǒng)的實(shí)際需求，選用其他類型平面?zhèn)鬏斁€如微帶線、帶狀線的形式。

5.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：發(fā)射輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（6）的長度約為接收疊層SIW濾波器（5）中心頻率的1/4波導(dǎo)波長，接收輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（7）約為發(fā)射疊層SIW濾波器（4）中心頻率的1/4波導(dǎo)波長；發(fā)射輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（6）和接收輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（7）經(jīng)過一次90度對(duì)向彎折后匯合構(gòu)成的U型結(jié)構(gòu)，通過特征阻抗為50歐姆的收發(fā)合路信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（8）引出至收發(fā)信號(hào)共用端面（3）。

6.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：收發(fā)合路信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（8）長度小于300μm且在工藝條件允許下越短越好，以減小整個(gè)三維堆疊結(jié)構(gòu)的SIW雙工器的尺寸。

7.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：位于SIW雙工器底層且呈平行關(guān)系，特征阻抗均為50歐姆的發(fā)射輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（9）和接收輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（10），采用接地共面波導(dǎo)傳輸線（CPWG）的形式傳輸信號(hào)，或兼容微波毫米波系統(tǒng)實(shí)際需求，選用其他類型平面?zhèn)鬏斁€如微帶線、帶狀線的形式；發(fā)射輸入信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（9）和接收輸出信號(hào)平面?zhèn)鬏斁€（10）分別延長引出至底層的發(fā)射信號(hào)輸入端面（1）與接收信號(hào)輸出端面（2）。

8.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：發(fā)射疊層SIW濾波器（4）和接收疊層SIW濾波器（5）中的信號(hào)通過各層SIW矩形諧振腔間的耦合縫隙（12）進(jìn)行垂直耦合傳輸，各層SIW矩形諧振腔的尺寸相同且在Z軸方向完全對(duì)齊。

9.如權(quán)利要求1所述的三維堆疊結(jié)構(gòu)SIW雙工器，其特征在于：根據(jù)SIW諧振器的相關(guān)理論知識(shí)，采用TE_m0n模為主模的諧振模式，獲得由SIW矩形諧振腔的長度和寬度決定的矩形諧振器的諧振頻率即收發(fā)疊層SIW濾波器的中心頻率f₀：

式中，c₀為真空中光速，為介質(zhì)的介電常數(shù)，W_eff和L_eff分別為SIW矩形諧振腔修正后的有效寬度和長度。