基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线，包括上下介质基板、中间金属层、上下HMCSIW传输线、矩形金属缝隙、人工表面等离激元结构；矩形金属缝隙蚀刻在中间金属层，其内设有若干根等距布设且均呈鱼钩型的金属条带的人工表面等离激元结构；上、HMCSIW传输线垂直叠合设置，均包括矩形金属片、两根馈电微带线和若干根开路枝节；每根开路枝节的开路方向与金属条带的鱼钩开口方向相反。本发明专利技术中的开路枝节可以形成人工表面等离激元，当输入频率为人工表面等离激元结构的截止频率时，能形成零传输。矩形金属缝隙及人工表面等离激元结构，能抑制缝隙传输模式，提高传输线的高共模抑制性能，满足差分系统的实际需求。实际需求。实际需求。

【技术实现步骤摘要】
基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线


[0001]本专利技术涉及微波传输线
，特别是一种基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线。

技术介绍

[0002]基片集成波导（SIW）是微波和毫米波电路的理想选择，它是一项可以将无源波导组件以高质量，易于制造和低成本的方式集成到平面电路中的技术。然而，基片集成波导的上下铜面由金属通孔相连，因此其在有源器件集成时会造成短路的现象，而且金属通孔的加工也十分不便，误差很大。为了解决上述的两个问题，出现梳状基片集成波导（CSIW）这种新型传输线，它在传输线的两侧用四分之一波长的开路枝节来代替金属通孔。在过去的分析中，认为该新型传输线只能在特定的谐振频率下可以人为的产生电侧壁，然而这些周期性的开路枝节可以被认为是在电磁带隙中人为创建的电侧壁。因此，基片集成波导也被认为是新型的电磁带隙波导（EBG）。它可以在工作频段内产生电侧壁，达到同样的传输效果。
[0003]在梳状基片集成波导的基础上，进而又产生了半波梳状基片集成波导（HMCSIW），它可以保留原始CSIW的场分布，并且仅保留一半大小的所有优势。HMCSIW提供纵向开放边缘，允许直接连接到有源设备端口。
[0004]另一方面，差分（平衡）传输线和电路由于对环境噪声和电磁干扰具有较高的抵抗力而被广泛用于现代高速无线通信系统中。差分有源器件在过去几十年得到了广泛的应用。但是为了设计微波和毫米波差分有源器件，还需要具有良好的差分模式（DM）性能和高共模（CM）抑制比的差分传输线。当前具有高共模抑制能力的微波差分传输线的设计主要利用一对耦合的微带线。但是由于微带线固有的缺点，在较高的频率下辐射损耗比较高，限制了其应用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线，该基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线利用了PEC-PMC特性，采用在中间金属层刻蚀矩形金属缝隙的方法，实现了高共模抑制的特性，同时利用人工表面等离激元被加载到开路平面附近的缝隙中，以抑制缝隙传输模式，有效地提高了差分传输线的共模抑制能力，满足了差分通信系统的实际需求。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线，包括上介质基板、下介质基板、上HMCSIW传输线、下HMCSIW传输线、矩形金属缝隙、人工表面等离激元结构。
[0007]上介质基板和下介质基板共用一块金属面，形成为中间金属层。中间金属层上蚀刻有矩形金属缝隙，在矩形金属缝隙内设置有人工表面等离激元结构。
[0008]人工表面等离激元结构包括若干根等距布设且均呈鱼钩型的金属条带，每根金属条带的钩柄均垂直设置在矩形金属缝隙一条长侧边内侧。
[0009]上HMCSIW传输线印刷在上介质基板的上表面，下HMCSIW传输线印刷在下介质基板的下表面，上HMCSIW传输线和下HMCSIW传输线垂直叠合设置，且均包括矩形金属片、两根馈电微带线和若干根开路枝节。
[0010]矩形金属片位于矩形金属缝隙的正上方或正下方，两根馈电微带线对称布设在矩形金属片的左右两侧，若干根开路枝节垂直且等距布设在矩形金属片的一条长侧边外侧。每根开路枝节的开路方向与金属条带的鱼钩开口方向相反。
[0011]矩形金属缝隙的长侧边和矩形金属片的长侧边，均与馈电微带线的信号传输方向相平行。
[0012]布设开路枝节的矩形金属片长侧边，位于布设人工表面等离激元结构的矩形金属缝隙长侧边对边的上方。
[0013]每根开路枝节的长度I
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均为工作频率波长的四分之一。
[0014]通过调整矩形金属缝隙的位置或尺寸，从而实现共模信号的抑制。
[0015]矩形金属缝隙的长度为30mm，宽度为6.75mm。
[0016]金属条带包括钩柄、钩尖和连接杆，连接杆能够垂直连接钩柄和钩尖。钩柄的长度为y1=2.4mm，连接杆的长度为y2=1.5mm，钩尖的长度为y3=1.3mm，相邻两个金属条带的间距为y4=1.5mm，每个金属条带的宽度均为y5=0.3mm。
[0017]矩形金属片的宽度C =12mm，每根开路枝节的宽度均为W
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=0.5mm,每根开路枝节的长度均为I
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=5.5mm。相邻两根开路枝节之间的间距均为P=1mm。
[0018]上介质基板和下介质基板均采用Rogers RT/ Duroid 5880型号，相对介电常数为2.2，损耗角正切为tan δ= 0.0009，厚度为0.508mm。
[0019]本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用双层半波梳状基片集成波导进行设计高共模抑制的微波传输线，与双层梳状基片集成波导相比在尺寸方面整体缩小近一半，解决了两侧枝节过长而造成的尺寸过大的问题，有利于小型化，拓宽了其应用范围；同时，与SIW传输线相比，易于与有源电路集成且易于加工。
[0020]2、本专利技术利用PEC-PMC特性，在中间金属层蚀刻矩形金属缝隙，通过调整矩形金属缝隙的位置或尺寸，实现了共模信号的抑制。
[0021]3、本专利技术利用了人工表面等离激元，通过在金属缝隙的一侧引入金属条带作为人工表面等离激元的结构。通过改变金属条带的长、宽和相邻间隙等参数，实现了具有较高共模信号抑制的差分HMCSIW。
附图说明
[0022]图1显示了本专利技术基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线的爆炸图。
[0023]图2显示了共模信号激励下工作频带中心频率处差分HMCSIW的模拟电场分布。
[0024]图3显示了模拟的差分HMCSIW的共模信号曲线。
[0025]图4显示了模拟的差分HMCSIW的差模信号的频率响应。
[0026]图5显示了差分HMCSIW的原型以及仿真和测量的结果。
[0027]图6显示了本专利技术基于双层半模梳状型基片集成波导的原型图。
[0028]图7显示了中层金属上蚀刻的矩形金属缝隙和人工表面等离激元的原型图。
[0029]其中有：10.上HMCSIW传输线；11.矩形金属片；12.馈电微带线；13.开路枝节；20.上介质基板；30.中间金属层；31.矩形金属缝隙；32.人工表面等离激元结构；40.下介质基板；50.下HMCSIW传输线。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0031]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线，其特征在于：包括上介质基板、下介质基板、上HMCSIW传输线、下HMCSIW传输线、矩形金属缝隙、人工表面等离激元结构；上介质基板和下介质基板共用一块金属面，形成为中间金属层；中间金属层上蚀刻有矩形金属缝隙，在矩形金属缝隙内设置有人工表面等离激元结构；人工表面等离激元结构包括若干根等距布设且均呈鱼钩型的金属条带，每根金属条带的钩柄均垂直设置在矩形金属缝隙一条长侧边内侧；上HMCSIW传输线印刷在上介质基板的上表面，下HMCSIW传输线印刷在下介质基板的下表面，上HMCSIW传输线和下HMCSIW传输线垂直叠合设置，且均包括矩形金属片、两根馈电微带线和若干根开路枝节；矩形金属片位于矩形金属缝隙的正上方或正下方，两根馈电微带线对称布设在矩形金属片的左右两侧，若干根开路枝节垂直且等距布设在矩形金属片的一条长侧边外侧；每根开路枝节的开路方向与金属条带的鱼钩开口方向相反。2.根据权利要求1所述的基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线，其特征在于：矩形金属缝隙的长侧边和矩形金属片的长侧边，均与馈电微带线的信号传输方向相平行。3.根据权利要求2所述的基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线，其特征在于：布设开路枝节的矩形金属片长侧边，位于布设人工表面等离激元结构的矩形金属缝隙长侧边对边的上方。4.根据权利要求1所述的基于双层半模梳状型基片集成波导的高共模抑制传输线，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱家明，杨新禹，孙楠，邓宏伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：