專利名稱：基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種饋線系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件，尤其涉及一種天線陣列饋電用基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器。
背景技術(shù)：
微波毫米波功率分配器在微波毫米波天線的饋線和微波毫米波儀表中得到了大量的應(yīng)用，它是饋線系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件，特別是在微波毫米波集成電路中，微帶天線陣列的饋電需要用到低損耗、寬頻帶的功率分配器。常用的微帶功率分配器在中心頻率上它的特性較為理想，但是一旦頻率發(fā)生偏移，整個功率分配器的性能都將變差，從而影響整個系統(tǒng)的性能。利用微波毫米波金屬波導(dǎo)可以制作出高Q值、低損耗、寬頻帶的功率分配器，但是這種功率分配器首先難以加工，特別是在毫米波波段，制作這種功率分配器需要很高的加工精度；其次這種功率分配器的生產(chǎn)成本比較昂貴；第三這種功率分配器體積比較龐大，很難應(yīng)用于微波、毫米波集成電路的設(shè)計之中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可工作于寬頻帶的基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，具有體積小、易集成、加工成本比較低廉，適合于微波毫米波集成電路的設(shè)計，且具有Q值高，損耗低的優(yōu)點。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種微帶天線陣列饋電用基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，包括雙面覆有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有“T”形功率分配器和“Y”形功率分配器，“T”形功率分配器的“T”字形橫向頭部兩端分別與兩“Y”形功率分配器的“Y”字形下端連接，“T”形功率分配器由3個基片集成波導(dǎo)組成，其中2個基片集成波導(dǎo)線形排列并構(gòu)成“T”字形橫向頭部，該2個基片集成波導(dǎo)的一端相互連接并與余下的基片集成波導(dǎo)的一端連接，余下的基片集成波導(dǎo)的另一端設(shè)為輸入/輸出端，在組成“T”形功率分配器的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔，在“T”形功率分配器的“T”字形橫向頭部兩端分別設(shè)有金屬化通孔，“Y”形功率分配器由3個呈“Y”字形排列的基片集成波導(dǎo)組成且該3個基片集成波導(dǎo)的一端連接，“Y”形功率分配器的兩個“Y”字形的頭部設(shè)為輸出/輸入端，在組成“Y”形功率分配器的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔，上述基片集成波導(dǎo)由設(shè)在介質(zhì)基片上的2行金屬化通孔構(gòu)成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明利用了矩形金屬波導(dǎo)具有高Q值、低損耗的特點，首先在介質(zhì)基片的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了基片集成波導(dǎo)。這種波導(dǎo)工作于主模狀態(tài)時具有和矩形金屬波導(dǎo)相類似的傳輸特性和場分布。這種功率分配器主要由三部分組成基片集成波導(dǎo)T型雙路功率分配器，基片集成波導(dǎo)Y型雙路功率分配器，基片集成波導(dǎo)直角彎曲。利用者三種基本結(jié)構(gòu)的組合，可以形成2N(N＝1，2K)路功率分配器.在這種基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器的結(jié)構(gòu)中，所有的結(jié)構(gòu)都是利用在介質(zhì)基片上打一系列的金屬通孔陣列來實現(xiàn)，從而有利于這種功率分配器在微波毫米波電路設(shè)計中的集成；基片集成波導(dǎo)T型雙路功率分配器由基片集成波導(dǎo)T形結(jié)構(gòu)以及其中的金屬通孔構(gòu)成，這種功率分配器可以工作于較寬的帶寬(相對帶寬大于20％)，它的輸入和輸出基片集成波導(dǎo)具有相同的寬度；基片集成波導(dǎo)Y型雙路功率分配器由基片集成波導(dǎo)Y形結(jié)以及其中的金屬通孔構(gòu)成，這種Y型功率分配器可以工作于較寬的帶寬(相對帶寬大于20％)，它的輸入和輸出基片集成波導(dǎo)具有相同的寬度；基片集成波導(dǎo)直角彎曲由基片集成波導(dǎo)直角彎曲以及其中的金屬通孔構(gòu)成，這種彎曲可以工作于較寬的帶寬(相對帶寬大于20％)，它的輸入和輸出基片集成波導(dǎo)具有相同的寬度；整個基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器可以由基片集成波導(dǎo)T型雙路功率分配器，基片集成波導(dǎo)Y型雙路功率分配器，基片集成波導(dǎo)直角彎曲直接相連組合而成。本發(fā)明的具體優(yōu)點如下1)能夠在較寬的頻帶范圍內(nèi)(相對帶寬大于20％)實現(xiàn)等功率分配的作用；2)這種基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器在微波毫米波電路的設(shè)計中易于集成，加工成本比也較低廉，。這是由于這種功率分配器完全在介質(zhì)基片上利用金屬通孔實現(xiàn)；3)這種基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器具有較高的Q值，較低的損耗，幾乎沒有輻射，所以它不會對系統(tǒng)中其他電路造成干擾，所以它能夠適合高頻(大于10.0GHz)電路的設(shè)計；4)這種基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器直接由基片集成波導(dǎo)T型雙路功率分配器，基片集成波導(dǎo)Y型雙路功率分配器，基片集成波導(dǎo)直角彎曲三部分直接組合而成。利用這三部分可以很方便的構(gòu)成2N(N＝1，2K)路功率分配器。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)T型雙路功率分配器主視圖。
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)T型雙路功率分配器俯視圖。
圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)Y型雙路功率分配器主視圖。
圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)Y型雙路功率分配器俯視圖。
圖5是本發(fā)明結(jié)構(gòu)基片集成波導(dǎo)直角彎曲主視圖。
圖6是本發(fā)明結(jié)構(gòu)基片集成波導(dǎo)直角彎曲俯視圖。
圖7是本發(fā)明實施例(8路功率分配器)的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖8是本發(fā)明金屬化通孔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明傳輸參數(shù)測試結(jié)果圖。
圖10是本發(fā)明輸入端反射參數(shù)測試結(jié)果圖。
具體實施例方式
實施例1一種微帶天線陣列饋電用基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，包括雙面覆有金屬貼片2、3的介質(zhì)基片1，在介質(zhì)基片1上設(shè)有“T”形功率分配器4和“Y”形功率分配器5，“T”形功率分配器4的“T”字形橫向頭部兩端分別與兩“Y”形功率分配器5的“Y”字形下端連接，“T”形功率分配器4由3個基片集成波導(dǎo)組成，其中2個基片集成波導(dǎo)線形排列并構(gòu)成“T”字形橫向頭部，該2個基片集成波導(dǎo)的一端相互連接并與余下的基片集成波導(dǎo)的一端連接，余下的基片集成波導(dǎo)的另一端設(shè)為輸入/輸出端7，在組成“T”形功率分配器4的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔41，在“T”形功率分配器4的“T”字形橫向頭部兩端分別設(shè)有金屬化通孔42、34，“Y”形功率分配器5由3個呈“Y”字形排列的基片集成波導(dǎo)組成且該3個基片集成波導(dǎo)的一端連接，“Y”形功率分配器5的兩個“Y”字形的頭部設(shè)為輸出/輸入端8，在組成“Y”形功率分配器5的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔51，上述基片集成波導(dǎo)由設(shè)在介質(zhì)基片1上的2行金屬化通孔構(gòu)成，上述金屬化通孔41位于作為“T”形功率分配器4的“T”字形下端的基片集成波導(dǎo)中心線上，在“Y”形功率分配器5的兩個“Y”字形的連接拐角處分別設(shè)有金屬化通孔52、53。
實施例2本發(fā)明可以根據(jù)上述實施例所述的基本結(jié)構(gòu)，通過增加“T”形功率分配器和“Y”形功率分配器，實現(xiàn)4路、8路乃至2N(N＝1，2K)路功率分配器。以下是8路功率分配器的具體上述方式本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，在“T”形功率分配器4的“T”字形橫向頭部兩端與“Y”形功率分配器5的“Y”字形下端之間還分別設(shè)有另一“T”形功率分配器91、92，并且該另一“T”形功率分配器91、92的“T”字形下端分別與上述“T”形功率分配器4的“T”字形橫向頭部兩端連接，該另一“T”形功率分配器91、92的“T”字形橫向頭部一端分別與上述“Y”形功率分配器5的“Y”字形下端連接，在該另一“T”形功率分配器91、92的“T”字形橫向頭部另一端還分別連接有“Y”形功率分配器93、94且分別與“Y”形功率分配器93、94的“Y”字形下端連接，上述另一“T”形功率分配器91或92也由3個基片集成波導(dǎo)組成，其中2個基片集成波導(dǎo)線形排列并構(gòu)成“T”字形橫向頭部，該2個基片集成波導(dǎo)的一端相互連接并與余下的基片集成波導(dǎo)的一端連接，在組成“T”形功率分配器91或92的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔911或921，在該另一“T”形功率分配器911或921的“T”字形橫向頭部兩端分別設(shè)有金屬化通孔912、913或922、923，與該另一“T”形功率分配器911或921連接的“Y”形功率分配器93或94，由3個呈“Y”字形排列的基片集成波導(dǎo)組成且該3個基片集成波導(dǎo)的一端連接，在組成“Y”形功率分配器93或94的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔931或941，上述另一“T”形功率分配器911或921及與之“T”字形橫向頭部另一端連接的“Y”形功率分配器93或94中的基片集成波導(dǎo)也由設(shè)在介質(zhì)基片1上的2行金屬化通孔構(gòu)成，上述金屬化通孔911或921位于作為“T”形功率分配器91或92的“T”字形下端的基片集成波導(dǎo)中心線上，在“Y”形功率分配器93或94的兩個“Y”字形的連接拐角處分別設(shè)有金屬化通孔932、933或942、943。本實施例中的“T”形功率分配器、“Y”形功率分配器及其基片集成波導(dǎo)均可采用相同的結(jié)構(gòu)，上述金屬化通孔是在介質(zhì)基片上開設(shè)通孔，在通孔壁上設(shè)置金屬套6并將金屬套與覆于介質(zhì)基片雙側(cè)的金屬貼片連接起來。
本發(fā)明經(jīng)測試，結(jié)果如下(參見圖6)我們在X波段所實現(xiàn)了以上介紹的基片集成波導(dǎo)寬帶16路功率分配器，用來構(gòu)成基片集成波導(dǎo)金屬通孔的直徑為0.8mm，通孔之間的間距為0.8mm，以下是測試結(jié)果在10.0GHZ～13.5GHz內(nèi)，S11小于-15dB，各個輸出端口的輸出約為-13.0dB，它略小于-12dB，這是由于介質(zhì)損耗和金屬損耗所造成的損耗所導(dǎo)致。
權(quán)利要求
1.一種微帶天線陣列饋電用基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，其特征在于包括雙面覆有金屬貼片(2、3)的介質(zhì)基片(1)，在介質(zhì)基片(1)上設(shè)有“T”形功率分配器(4)和“Y”形功率分配器(5)，“T”形功率分配器(4)的“T”字形橫向頭部兩端分別與兩“Y”形功率分配器(5)的“Y”字形下端連接，“T”形功率分配器(4)由3個基片集成波導(dǎo)組成，其中2個基片集成波導(dǎo)線形排列并構(gòu)成“T”字形橫向頭部，該2個基片集成波導(dǎo)的一端相互連接并與余下的基片集成波導(dǎo)的一端連接，余下的基片集成波導(dǎo)的另一端設(shè)為輸入/輸出端(7)，在組成“T”形功率分配器(4)的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔(41)，在“T”形功率分配器(4)的“T”字形橫向頭部兩端分別設(shè)有金屬化通孔(42、34)，“Y”形功率分配器(5)由3個呈“Y”字形排列的基片集成波導(dǎo)組成且該3個基片集成波導(dǎo)的一端連接，“Y”形功率分配器(5)的兩個“Y”字形的頭部設(shè)為輸出/輸入端(8)，在組成“Y”形功率分配器(5)的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔(51)，上述基片集成波導(dǎo)由設(shè)在介質(zhì)基片(1)上的2行金屬化通孔構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，其特征在于金屬化通孔(41)位于作為“T”形功率分配器(4)的“T”字形下端的基片集成波導(dǎo)中心線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，其特征在于在“Y”形功率分配器(5)的兩個“Y”字形的連接拐角處分別設(shè)有金屬化通孔(52、53)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，其特征在于在“T”形功率分配器(4)的“T”字形橫向頭部兩端與“Y”形功率分配器(5)的“Y”字形下端之間還分別設(shè)有另一“T”形功率分配器(91、92)，并且該另一“T”形功率分配器(91、92)的“T”字形下端分別與上述“T”形功率分配器(4)的“T”字形橫向頭部兩端連接，該另一“T”形功率分配器(91、92)的“T”字形橫向頭部一端分別與上述“Y”形功率分配器(5)的“Y”字形下端連接，在該另一“T”形功率分配器(91、92)的“T”字形橫向頭部另一端還分別連接有“Y”形功率分配器(93、94)且分別與“Y”形功率分配器(93、94)的“Y”字形下端連接，上述另一“T”形功率分配器(91或92)也由3個基片集成波導(dǎo)組成，其中2個基片集成波導(dǎo)線形排列并構(gòu)成“T”字形橫向頭部，該2個基片集成波導(dǎo)的一端相互連接并與余下的基片集成波導(dǎo)的一端連接，在組成“T”形功率分配器(91或92)的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔(911或921)，在該另一“T”形功率分配器(911或921)的“T”字形橫向頭部兩端分別設(shè)有金屬化通孔(912、913或922、923)，與該另一“T”形功率分配器(911或921)連接的“Y”形功率分配器(93或94)，由3個呈“Y”字形排列的基片集成波導(dǎo)組成且該3個基片集成波導(dǎo)的一端連接，在組成“Y”形功率分配器(93或94)的3個基片集成波導(dǎo)的連接區(qū)域設(shè)有金屬化通孔(931或941)，上述另一“T”形功率分配器(911或921)及與之“T”字形橫向頭部另一端連接的“Y”形功率分配器(93或94)中的基片集成波導(dǎo)也由設(shè)在介質(zhì)基片(1)上的2行金屬化通孔構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，其特征在于金屬化通孔(911或921)位于作為“T”形功率分配器(91或92)的“T”字形下端的基片集成波導(dǎo)中心線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，其特征在于在“Y”形功率分配器(93或94)的兩個“Y”字形的連接拐角處分別設(shè)有金屬化通孔(932、933或942、943)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微帶天線陣列饋電用基片集成波導(dǎo)寬帶多路功率分配器，包括雙面覆有金屬貼片的介質(zhì)基片，其上設(shè)有“T”形功率分配器和“Y”形功率分配器，“T”形功率分配器由3個基片集成波導(dǎo)組成，“Y”形功率分配器由3個呈“Y”字形排列的基片集成波導(dǎo)組成，上述基片集成波導(dǎo)由設(shè)在介質(zhì)基片上的2行金屬化通孔構(gòu)成；本發(fā)明具有能夠在較寬的頻帶范圍內(nèi)實現(xiàn)等功率分配的作用，設(shè)計中易于集成，加工成本比也較低廉，具有較高的Q值，較低的損耗，幾乎沒有輻射，不會對系統(tǒng)中其他電路造成干擾，能夠適合高頻電路的設(shè)計等優(yōu)點。
文檔編號H01P5/12GK1700513SQ20051004031
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者洪偉, 郝張成, 吳柯 申請人:東南大學(xué)