專利名稱：一種矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換及 功率分配器，它可以用作基于基片集成波導(dǎo)的微波毫米波平面電路或縫隙 陣列天線等結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)饋電方式。
背景技術(shù)：
基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide, SIW)是一種利用 PCB、 LTCC等集成工藝獲得可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)矩形金屬波導(dǎo)的類波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，與傳 統(tǒng)的矩形金屬波導(dǎo)相比，其不但具有良好的傳播特性，而且該結(jié)構(gòu)易于集 成，其應(yīng)用可以大大地減小原有的微波毫米波的波導(dǎo)器件以及建立在波導(dǎo) 基礎(chǔ)上的其它微波無源器件的尺寸、重量和價(jià)格，并且增強(qiáng)了加工的可重 復(fù)性和準(zhǔn)確性?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)可以用來設(shè)計(jì)各種各樣的高Q值器件， 比如濾波器、T型接頭、雙工器等等，也可以在基片集成波導(dǎo)上設(shè)計(jì)縫隙陣 列天線。
雖然能夠用小型化的基片集成波導(dǎo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的矩形波導(dǎo)，但是原矩形 波導(dǎo)所在的系統(tǒng)中的饋電結(jié)構(gòu)仍是波導(dǎo)饋電接口。作為平面結(jié)構(gòu)的基片集 成波導(dǎo)器件，最常見的饋電方式是楔形微帶線饋電,但是微帶線的引入會(huì)給 整個(gè)波導(dǎo)類器件系統(tǒng)帶來額外的信號(hào)損耗。
現(xiàn)有技術(shù)中，有一種矩形波導(dǎo)側(cè)接基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換器，如附圖1 所示，它將開放的矩形波導(dǎo)管1管口的短邊所在的波導(dǎo)壁按楔形漸變地接 在基片集成波導(dǎo)2的一端，在二者之間采用微帶線進(jìn)行電磁信號(hào)的過渡。 這種轉(zhuǎn)換器雖然實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)波導(dǎo)與平面結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，但由于波導(dǎo)壁要作楔 形處理，基片介質(zhì)波導(dǎo)要卡在波導(dǎo)"扁口"間，其加工上較為復(fù)雜；而且 對于一個(gè)基于基片集成波導(dǎo)的縫隙天線陣列，為了滿足天線整體結(jié)構(gòu)的對 稱性，饋電結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在天線結(jié)構(gòu)的下層的正中心，而不是在其一端。 因此發(fā)明設(shè)計(jì)具有良好電氣特性的由傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)向基片集成波導(dǎo)的變換 結(jié)構(gòu)是非常有必要的。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在解決傳統(tǒng)的矩形波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換 和功率分配結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大的問題，進(jìn)而提供一種結(jié)構(gòu)簡潔、易于 加工且傳導(dǎo)性能良好的信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分配器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為
提供一種矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分配器，包括矩形波 導(dǎo)管、介質(zhì)板、基片集成波導(dǎo)；所述基片集成波導(dǎo)包括基片、分別覆蓋于 基片上下兩表面的金屬層；所述介質(zhì)板包括基板及位于基板上、下表面的 金屬層；所述介質(zhì)板上下兩表面上的金屬層對應(yīng)矩形波導(dǎo)管口位置、大小 均開口，且基板下表面中心位置設(shè)置金屬貼片；所述基片集成波導(dǎo)下表面 金屬層上設(shè)有用于信號(hào)耦合的孔，另有金屬化孔陣列貫穿其上表面金屬層 及基片，通過該金屬化孔陣列實(shí)現(xiàn)與其下表面的金屬層的電氣連接。所述 介質(zhì)板上層金屬面和介質(zhì)基板上也設(shè)置有貫穿二者的金屬化孔陣列，通過 該金屬化孔陣列實(shí)現(xiàn)與其下表面的金屬層的電氣連接，該金屬化孔陣列沿 金屬層上矩形開口邊緣排布。
進(jìn)一步的，所述矩形波導(dǎo)管位于基片集成波導(dǎo)設(shè)有信號(hào)耦合孔的一側(cè)， 且矩形波導(dǎo)管的開放端口所在的平面與基片集成波導(dǎo)的表面平行。
所述基片集成波導(dǎo)下表面金屬層上設(shè)置的用于信號(hào)耦合的孔為矩形結(jié) 構(gòu)，位于金屬層中心位置，金屬化孔陣列平行于孔兩窄邊沿窄邊外緣排布。
所述矩形波導(dǎo)管、金屬貼片和耦合孔的中心均在一條垂直于基片集成 波導(dǎo)的直線上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 波導(dǎo)作為饋電結(jié)構(gòu)與微帶線和同軸線相比，具有功率容量高、損 耗小的優(yōu)點(diǎn)，且隨著基片集成波導(dǎo)技術(shù)的日益成熟，基于傳統(tǒng)的波導(dǎo)器件 越來越趨于小型化；
(2) 所述的轉(zhuǎn)換功率分配器作為基片集成波導(dǎo)器件的饋電結(jié)構(gòu)可直接 放置在器件的下層中間位置，從而避免以往波導(dǎo)饋電時(shí)將饋電變換器設(shè)置 在電路或天線陣列一端所需饋電線路的電氣損耗和饋電不對稱性；
(3) 由于矩形波導(dǎo)位于基片集成波導(dǎo)的下層，因此饋電部分不會(huì)影響 到上層電路或天線的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只需要在二者之間增加一個(gè)過渡層， 就可以把電磁能量耦合到基片集成波導(dǎo)中，利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
(4) 實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)一基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換功率分配器的一體化，由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對稱，加之PCB加工工藝精度高，可以確保信號(hào)等功分輸出。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型的組成及工作原理作進(jìn)一步的詳 細(xì)說明。
本實(shí)用新型所涉及的結(jié)構(gòu)從原理上來講是兩種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器。基 片集成波導(dǎo)可以等效成變薄了的傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)，這種結(jié)構(gòu)只能夠傳輸TE10 模式的電磁波，其電場方向與基片集成波導(dǎo)的上表面相垂直。而傳統(tǒng)的矩 形波導(dǎo)管的開放端作為接口，其內(nèi)傳輸?shù)腡Eu)模式的電磁波的電場方向與 前者的方向相正交，因此，為了實(shí)現(xiàn)二者之間信號(hào)的轉(zhuǎn)換必須要有一個(gè)中 間的過渡結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型中介質(zhì)板3即為該過渡結(jié)構(gòu)，并對原基片集成 波導(dǎo)2結(jié)構(gòu)做了相應(yīng)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的良好傳遞。
參照圖2，本實(shí)用新型包括從下至上排列的矩形波導(dǎo)管1、介質(zhì)板3、 基片集成波導(dǎo)2，基片集成波導(dǎo)2具體包括基片21、分別覆蓋于基片21上 下兩表面的金屬層22、 23;介質(zhì)板3具體包括基板31及覆蓋于基板31上、 下表面的金屬層32、 33。金屬層32、 33上對應(yīng)矩形波導(dǎo)管口位置、大小蝕 刻出"窗口"，蝕刻時(shí)在介質(zhì)板3下表面中心位置保留一塊矩形金屬區(qū)，也 就是所述金屬貼片34;所述金屬層22上設(shè)有用于信號(hào)耦合的孔221，另有 金屬化孔陣列231貫穿金屬層23和基片21。
實(shí)施例中，沿介質(zhì)板3的上表面金屬層32上矩形開口邊緣均勻分布有 金屬化孔陣列311,該孔貫穿介質(zhì)板3上層金屬面32和中間基板31，實(shí)現(xiàn) 介質(zhì)板3上下兩金屬層的電氣連接。而金屬層23上的信號(hào)耦合孔221為矩 形結(jié)構(gòu)，位于金屬層23中心位置，金屬化孔陣列231平行于孔221兩窄邊 沿窄邊外緣排布。矩形波導(dǎo)管1、金屬貼片34和耦合孔221的中心均在一 條垂直于基片集成波導(dǎo)2的直線上。
本實(shí)用新型中通過金屬貼片34完成了同一模式的電場波的電場方向的 正交轉(zhuǎn)換，通過調(diào)節(jié)金屬貼片34、耦合孔221的長、寬實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu) 與上層基片集成波導(dǎo)器件的良好的耦合效率及阻抗匹配。在中間過渡層中 即介質(zhì)板3上所設(shè)置的金屬通孔陣列311將矩形波導(dǎo)壁和基片集成波導(dǎo)的下層金屬面電氣連接，其作用是防止由波導(dǎo)管傳輸來的電磁能量向外部空 間輻射，從而保證信號(hào)能夠盡可能無損耗的進(jìn)入基片集成波導(dǎo)。
實(shí)際應(yīng)用中，矩形波導(dǎo)管l、介質(zhì)板3、基片集成波導(dǎo)2三者采用螺栓 固定為一整體。
以上僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，需要說明的是，在不脫離本實(shí)用 新型構(gòu)思或主權(quán)項(xiàng)所要求保護(hù)的范圍情況下，對其所做的任何微小變化和 等同替換均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分配器，包括矩形波導(dǎo)管(1)、基片集成波導(dǎo)(2)，所述基片集成波導(dǎo)(2)包括基片(21)、分別覆蓋于基片(21)上下兩表面的金屬層(22、23)，其特征在于所述基片集成波導(dǎo)(2)上的金屬層(23)上設(shè)有用于信號(hào)耦合的孔(221)，另有金屬化孔陣列(231)貫穿金屬層(23)和基片(21)；所述矩形波導(dǎo)管(1)和基片集成波導(dǎo)(2)之間設(shè)置有起過渡作用的介質(zhì)板(3)，所述介質(zhì)板(3)包括基板(31)及覆蓋于基板(31)上、下表面的金屬層(32、33)，兩金屬層(32、33)于矩形波導(dǎo)管口的對應(yīng)位置開有大小相匹配的開口，介質(zhì)板(3)下表面中心位置設(shè)置金屬貼片(34)；所述介質(zhì)板(3)上層金屬面(32)和中間介質(zhì)層(31)上設(shè)置有貫穿二者的金屬化孔陣列(311)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分 配器，其特征在于矩形波導(dǎo)管(1)位于基片集成波導(dǎo)(2)設(shè)有信號(hào)耦 合孔的一側(cè)，且矩形波導(dǎo)管的開放端口所在的平面與基片集成波導(dǎo)的表面 平行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分 配器，其特征在于所述金屬化孔陣列(311)沿金屬層(32)上矩形開口 邊緣排布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分 配器，其特征在于所述孔(221)為矩形結(jié)構(gòu)，位于金屬層(23)中心位 置，金屬化孔陣列(231)平行于孔(221)兩窄邊沿窄邊外緣排布。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分 配器，其特征在于所述矩形波導(dǎo)管(1)、金屬貼片(34)和耦合孔(221) 的中心均在一條垂直于基片集成波導(dǎo)(2)的直線上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分 配器，其特征在于所述矩形波導(dǎo)管(1)、介質(zhì)板(3)、基片集成波導(dǎo)(2) 三者采用螺栓固定為一整體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種矩形波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率分配器。所述轉(zhuǎn)換及功率分配器包括矩形波導(dǎo)管、基片集成波導(dǎo)及位于二者之間的介質(zhì)板。所述基片集成波導(dǎo)包括基片、分別覆蓋于基片上下兩表面的金屬層；所述介質(zhì)板包括基板及覆蓋于基板上、下表面的金屬層，且上下兩金屬層對應(yīng)矩形波導(dǎo)管口位置、大小均開設(shè)“窗口”，下表面金屬層中心位置保留一金屬貼片；所述金屬層上設(shè)有用于信號(hào)耦合的孔，另有金屬化孔陣列貫穿金屬層和基片。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡潔、易于加工，且所采用的信號(hào)耦合方式功率變換效率高、損耗小，利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H01P1/16GK201383535SQ20092005390
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者荻 吳 申請人:惠州市碩貝德通訊科技有限公司