一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器制造技术

本发明专利技术公开一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器。所述双面输出宽频带功分器包括顶层金属层、中间介质基板和反面金属层，顶层金属层、中间介质基板和底层金属层由上至下依次分布；顶层金属层连接底层金属层；所述顶层金属层包括输入匹配线结构、顶层全模基片集成波导传输结构、顶层全模基片集成波导分配结构、顶层输出匹配线结构以及顶层输出翻转金属导电地结构；底层金属层包括输入匹配线结构底层、底层全模基片集成波导传输结构、底层全模基片集成波导分配结构、底层输出匹配线结构以及底层输出翻转金属导电地结构。本发明专利技术在较宽的带宽上可获得良好的回波损耗，达到等幅反向输出目的。

A dual output broadband power divider with multilayer substrate integrated waveguide

【技术实现步骤摘要】
一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器
本专利技术涉及微波功率分配器
，特别是一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器。
技术介绍
新兴的毫米波频率应用需要高性能，低成本和紧凑的设备和电路。这就是近年来将平面电路和金属波导的某些优点相结合的基板集成波导(SIW)技术备受关注的原因，SIW具有例如低损耗，高品质因数和易于与平面结构连接等优点。使用该技术已实现了一些微波电路组件，例如天线，滤波器，功率分配器，耦合器，振荡器。功率分配器(PD)是微波电路的主要无源组件之一。为了易于与平面电路集成并实现宽带特性，已经研究了T型结或Y型SIW功率分配器，SIW功率分配器易于通过微带过渡与平面微带组件一起制造。在文献“F.F.He,K.Wu,W.Hong,H.J.Tang,H.B.Zhu,J.X.Chen,"Aplanarmagic-Tusingsubstrateintegratedcircuitsconcept",IEEEMicrow.WirelessCompon.Lett.,vol.18,no.6,pp.386-388,Jun.2008.”和“F.F.He,K.Wu,W.Hong,L.Han,X.P.Chen,"Aplanarmagic-Tstructureusingsubstrateintegratedcircuitsconceptanditsmixerapplications",IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.59,no.1,pp.72-79,Jan.2011.”中，利用H平面SIWT结与相逆缝线到SIWT结相结合来实现平面魔术T，带宽分别为11.2％和23.2％，在这些结构中，添加了冗余通孔，以优化不同端口之间的电源转换。在文献(X.Zou,C.-.TongandD.-.Yu,"Y-junctionpowerdividerbasedonsubstrateintegratedwaveguide,"inElectronicsLetters,vol.47,no.25,pp.1375-1376,8December2011.”中，提出一种四路Y型结功分器，宽带性能有待改善。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术在于提出一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器，结构紧密，输出相位反向，在较宽的带宽上可获得良好的回波损耗。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器，所述双面输出宽频带功分器包括顶层金属层、中间介质基板和反面金属层，顶层金属层、中间介质基板和底层金属层由上至下依次分布；顶层金属层连接底层金属层；所述顶层金属层包括输入匹配线结构、顶层全模基片集成波导传输结构、顶层全模基片集成波导分配结构、顶层输出匹配线结构以及顶层输出翻转金属导电地结构；底层金属层包括输入匹配线结构底层、底层全模基片集成波导传输结构、底层全模基片集成波导分配结构、底层输出匹配线结构以及底层输出翻转金属导电地结构；输入匹配线结构的底层为输入匹配线结构底层，顶层全模基片集成波导传输结构、顶层全模基片集成波导分配结构、顶层输出匹配线结构、顶层输出翻转金属导电地结构分别与底层全模基片集成波导传输结构、底层全模基片集成波导分配结构、底层输出匹配线结构、底层输出翻转金属导电地结构镜像对称；所述输入匹配线结构顺次连接顶层全模基片集成波导传输结构和顶层全模基片集成波导分配结构，顶层全模基片集成波导分配结构分别连接顶层输出匹配线结构和顶层输出翻转金属导电地结构；所述输入匹配线结构底层顺次连接底层全模基片集成波导传输结构和底层全模基片集成波导分配结构，底层全模基片集成波导分配结构分别连接底层输出匹配线结构和底层输出翻转金属导电地结构；输入匹配线结构上设置有输入端口，顶层输出匹配线结构上设置有顶层输出端口，底层输出匹配线结构上设置有底层输出端口，构成一个输入端口，一个顶层输出端口和一个底层输出端口的双面输出的宽频带功分器结构。进一步地，所述输入传输线结构包括第一端口传输线，第一端口过渡线；所述顶层输出匹配线结构包括顶层金属层的第二端口传输线、第二端口过渡线；所述底层输出匹配线结构包括第三端口传输线、第三端口过渡线；所述顶层输出翻转金属导电地结构包括第一翻转金属导电地；所述底层输出翻转金属导电地结构包括底层金属层的第二翻转金属导电地。进一步地，输入传输线结构上的输入端口通过所述第一端口传输线连接第一端口过渡线连接至顶层全模基片集成波导传输结构，顶层全模基片集成波导传输结构的另一端传输到顶层全模基片集成波导分配结构；顶层全模基片集成波导分配结构通过第二端口过渡线和第二端口传输线逆时针90度连接至顶层输出匹配线结构的顶层输出端口；顶层全模基片集成波导分配结构(3)顺时针90度连接至顶层输出翻转金属导电地结构的第一翻转金属导电地；底层全模基片集成波导分配结构通过第三端口过渡线和第三端口传输线逆时针90度连接至底层输出匹配线结构上的反面输出端口，底层全模基片集成波导分配结构顺时针90度连接至底层输出翻转金属导电地结构第二翻转金属导电地。进一步地，顶层全模基片集成波导传输结构以及底层全模基片集成波导传输结构上沿边缘分布有若干金属化通孔，包括两个延中间介质基板中心线对称的过渡通孔即第一过渡通孔、第二过渡通孔和第一金属化通孔阵列；所述顶层全模基片集成波导分配结构和底层全模基片集成波导分配结构上沿边缘分布有第二金属化通孔阵列和两对延中间介质基板中心线对称过渡通孔即第三过渡通孔、第四过渡通孔、第五过渡通孔、第六过渡通孔；所述顶层全模基片集成波导分配结构和顶层输出翻转金属导电地结构以及底层全模基片集成波导分配结构和底层输出翻转金属导电地结构位于中间介质基板中间位置有第三金属化通孔阵列。进一步地，所述第一端口传输线，第二端口传输线和第三端口传输线的阻值为50Ω在40-60Ω之间。进一步地，所述顶层金属层和底层金属层通过顶层全模基片集成波导传输结构和底层全模基片集成波导传输结构、顶层全模基片集成波导分配结构和底层全模基片集成波导分配结构以及顶层输出翻转金属导电地结构和底层输出翻转金属导电地结构上设置的金属化通孔连接。进一步地，所述顶层全模基片集成波导传输结构和底层全模基片集成波导传输结构的宽度和金属化通孔的参数根据已有公式计算如下：其中a′为顶层全模基片集成波导传输结构和底层全模基片集成波导传输结构的宽度，W是相邻金属化通孔的间距，a为传输特性等效的矩形波导的宽度，λg为矩形波导的波长；一般选取相邻金属化通孔的间距小于顶层全模基片集成波导传输结构和底层全模基片集成波导传输结构截止波长的1/20，金属化通孔柱半径小于相邻金属化通孔的间距的0.5倍，并作适当的调节。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术的多层集成波导双面输出宽频带功分器，输入回波损耗以18dB为基准的最大带宽达到28％-34％,满足宽带的工程需求。(2)本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器，其特征在于：所述双面输出宽频带功分器包括顶层金属层(6)、中间介质基板(7)和反面金属层(8)，顶层金属层(6)、中间介质基板(7)和底层金属层(8)由上至下依次分布；顶层金属层(6)连接底层金属层(8)；/n所述顶层金属层包括输入匹配线结构(1)、顶层全模基片集成波导传输结构(2)、顶层全模基片集成波导分配结构(3)、顶层输出匹配线结构(4)以及顶层输出翻转金属导电地结构(5)；底层金属层包括输入匹配线结构底层(21)、底层全模基片集成波导传输结构(22)、底层全模基片集成波导分配结构(23)、底层输出匹配线结构(24)以及底层输出翻转金属导电地结构(25)；/n输入匹配线结构(1)的底层为输入匹配线结构底层(21)，顶层全模基片集成波导传输结构(2)、顶层全模基片集成波导分配结构(3)、顶层输出匹配线结构(4)、顶层输出翻转金属导电地结构(5)分别与底层全模基片集成波导传输结构(22)、底层全模基片集成波导分配结构(23)、底层输出匹配线结构(24)、底层输出翻转金属导电地结构(25)镜像对称；/n所述输入匹配线结构(1)顺次连接顶层全模基片集成波导传输结构(2)和顶层全模基片集成波导分配结构(3)，顶层全模基片集成波导分配结构(3)分别连接顶层输出匹配线结构(4)和顶层输出翻转金属导电地结构(5)；/n所述输入匹配线结构底层(21)顺次连接底层全模基片集成波导传输结构(22)和底层全模基片集成波导分配结构(23)，底层全模基片集成波导分配结构(23)分别连接底层输出匹配线结构(24)和底层输出翻转金属导电地结构(25)；/n输入匹配线结构(1)上设置有输入端口，顶层输出匹配线结构(4)上设置有顶层输出端口，底层输出匹配线结构(24)上设置有底层输出端口，构成一个输入端口，一个顶层输出端口和一个底层输出端口的双面输出的宽频带功分器结构。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器，其特征在于：所述双面输出宽频带功分器包括顶层金属层(6)、中间介质基板(7)和反面金属层(8)，顶层金属层(6)、中间介质基板(7)和底层金属层(8)由上至下依次分布；顶层金属层(6)连接底层金属层(8)；
所述顶层金属层包括输入匹配线结构(1)、顶层全模基片集成波导传输结构(2)、顶层全模基片集成波导分配结构(3)、顶层输出匹配线结构(4)以及顶层输出翻转金属导电地结构(5)；底层金属层包括输入匹配线结构底层(21)、底层全模基片集成波导传输结构(22)、底层全模基片集成波导分配结构(23)、底层输出匹配线结构(24)以及底层输出翻转金属导电地结构(25)；
输入匹配线结构(1)的底层为输入匹配线结构底层(21)，顶层全模基片集成波导传输结构(2)、顶层全模基片集成波导分配结构(3)、顶层输出匹配线结构(4)、顶层输出翻转金属导电地结构(5)分别与底层全模基片集成波导传输结构(22)、底层全模基片集成波导分配结构(23)、底层输出匹配线结构(24)、底层输出翻转金属导电地结构(25)镜像对称；
所述输入匹配线结构(1)顺次连接顶层全模基片集成波导传输结构(2)和顶层全模基片集成波导分配结构(3)，顶层全模基片集成波导分配结构(3)分别连接顶层输出匹配线结构(4)和顶层输出翻转金属导电地结构(5)；
所述输入匹配线结构底层(21)顺次连接底层全模基片集成波导传输结构(22)和底层全模基片集成波导分配结构(23)，底层全模基片集成波导分配结构(23)分别连接底层输出匹配线结构(24)和底层输出翻转金属导电地结构(25)；
输入匹配线结构(1)上设置有输入端口，顶层输出匹配线结构(4)上设置有顶层输出端口，底层输出匹配线结构(24)上设置有底层输出端口，构成一个输入端口，一个顶层输出端口和一个底层输出端口的双面输出的宽频带功分器结构。


2.根据权利要求1所述的一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器，其特征在于，所述输入传输线结构(1)包括第一端口传输线(9_1)，第一端口过渡线(10_1)；所述顶层输出匹配线结构(4)包括顶层金属层的第二端口传输线(9_2)、第二端口过渡线(10_2)；所述底层输出匹配线结构(24)包括第三端口传输线(9_3)、第三端口过渡线(10_3)；所述顶层输出翻转金属导电地结构(5)包括第一翻转金属导电地(12_1)；所述底层输出翻转金属导电地结构(25)包括底层金属层的第二翻转金属导电地(12_2)。


3.根据权利要求2所述的一种多层基片集成波导的双面输出宽频带功分器，其特征在于，输入传输线结构(1)上的输入端口通过所述第一端口传输线(9_1)连接第一端口过渡线(10_1)连接至顶层全模基片集成波导传输结构(2)，顶层全模基片集成波导传输结构(2)的另一端传输到顶层全模基片集成波导分配结构(3)；
顶层全模基片集成波导分配结构(3)通过第二端口过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海东，郑诗敏，薛泉，车文荃，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44