[發明專利]基于HMSIW的K波段新型功率分配器及其設計方法

在審

• 申請號: 202011642109.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112768863A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 胡泰洋;孟繁雙;肖澤龍;薛文;吳禮;張晉宇;邵曉浪
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16;H01P11/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種基于HMSIW的K波段新型功率分配器及其設計方法，該功率分配器包括介質基片、基片集成波導結構、微帶梯形過渡結構、微帶過渡結構、信號輸入端和信號輸出端，介質基片上依次為微帶梯形過渡結構、基片集成波導結構、微帶過渡結構，基片集成波導結構的中心線處開有角型縫隙，將其分成兩個HMSIW結構，其信號輸入端和信號輸出端均用于與有源器件端口連接；在基片集成波導結構的兩側各嵌入一排上下貫穿的金屬通孔，金屬通孔與基片集成波導的上下兩側表面構成傳輸腔體，傳輸腔體與所述信號輸入端連通，傳輸腔體內設置若干功分比調節通孔。本發明利用HMSIW功分器在不影響性能的前提下，具有尺寸小、成本低的優點。

技術領域

本發明涉及電子通信元件技術領域，特別是涉及一種基于HMSIW的K 波段新型功率分配器。

背景技術

隨著無線通信系統的發展，對小型化、低成本、多功能設備的需求越來越高。微波濾波器作為通信系統射頻前端的重要器件之一，其設計的結構、材料和方法也逐漸增多。基片集成波導(SIW)這種新的導波結構，由于其品質因數高、功率容量大、尺寸小、易加工等優點得到了廣泛的應用，基片集成波導SIW (Substrate Integrated Waveguide)功分器是一種新型結構的微波傳輸線，它是一種兼顧傳統金屬波導和微帶型優點的傳輸結構，它體積小，易于與平面電路集成，損耗小，品質因數高，功率容量高，有“波導的性能，微帶的體積”之稱。目前的 SIW功分器的結構是在輸出端口處往橫向方向設計輸出結構，該結構的尺寸會向橫向延伸，導致橫向尺寸變大，在某些空間條件下不易實現集成。

傳統的功率分配器在K波段主要有E面、H面波導型功率分配器或者微帶形式：如威爾金森功率分配器和T型結功率分配器，對于毫米波段，波導型功率分配器品質因數高、插損小，但其體積龐大，不適合與平面電路做一體化設計；微帶形式的功率分配器具有結構簡單、易于集成的特點，但在毫米波段附近，其存在傳輸損耗較高的缺陷。而半模基片集成波導(HMSIW)在保留SIW特性的同時尺寸比SIW減小了一半，使其在功分器、濾波器、雙工器、天線、振蕩器等有源及無源器件中也越來越多。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于HMSIW的K波段新型功率分配器及其設計方法，本發明利用HMSIW功分器在不影響性能的前提下，具有尺寸小、成本低的優點。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于HMSIW的K波段新型功率分配器，包括介質基片、基片集成波導、信號輸入端和信號輸出端，所述基片集成波導包括基片集成波導—微帶矩形結構、基片集成波導結構、基片集成波導—微帶過渡結構，所述介質基片一端依次為基片集成波導—微帶梯形過渡結構、基片集成波導結構、基片集成波導—微帶過渡結構，所述基片集成波導結構的中心線處開有角型縫隙，將基片集成波導分成兩個HMSIW結構，其信號輸入端和信號輸出端均實現微帶過渡用于與有源器件端口連接；在基片集成波導結構的兩側各嵌入一排上下貫穿的金屬通孔，所述兩排金屬通孔與所述基片集成波導的上下兩側表面構成傳輸腔體，所述傳輸腔體與所述信號輸入端連通；

在所述傳輸腔體內設置至少一個功分比調節通孔，以將在所述傳輸腔體內傳輸的電磁波信號按照預設比例功分為多路信號。

優選地，所述基片集成波導結構的角型縫隙上跨接50Ω電阻，用于增加端口隔離度。

優選地，所述功分比調節通孔與最近距離的金屬通孔之間的間距為預設距離。

優選地，所述信號輸入端設置在所述介質基片的中心位置。

優選地，所述介質基片的上下兩側表面分別完全覆銅。

優選地，所述兩排金屬通孔的半徑一致，且相鄰金屬通孔之間的間距一致。

優選地，所述金屬通孔的半徑為0.13-0.17毫米。

優選地，相鄰的所述金屬通孔之間的間距為0.4-0.8毫米。