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CN110212275B - 一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载 - Google Patents

一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载 Download PDF

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CN110212275B CN201910635706.8A CN201910635706A CN110212275B CN 110212275 B CN110212275 B CN 110212275B CN 201910635706 A CN201910635706 A CN 201910635706A CN 110212275 B CN110212275 B CN 110212275B
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China
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宋开军
郭松
陈宇旋
夏飞
樊勇
程钰间
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    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/24—Terminating devices
    • H01P1/26—Dissipative terminations
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Abstract

本发明涉及一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载。它采用平面有耗介质基板实现准平面化波导匹配负载。基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载由共用中间覆铜层的上下两层覆铜基板构成。微波信号从标准波导端口馈入后，进入上层覆铜基板的矩形腔，并在矩形腔中激励出高次模，高次模通过层间耦合缝隙耦合到下层覆铜基板的三个有耗矩形谐振腔，高次模在三个有耗矩形谐振腔中来回反射，其电磁能量被下层有耗介质基板吸收，最终转化为热能，实现波导匹配负载的功能。它解决了传统波导负载成本高、体积大、加工和装配复杂的问题，特别适用于各种波毫米波测量和通信系统中。

Description

一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载
技术领域
本发明属于无线通信系统技术领域，涉及一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载。
背景技术
波导匹配负载是微波毫米波领域常用的元件，常用于微波毫米波测量系统和通信系统。它的性能好坏直接影响着整个系统的性能。特别是在微波、毫米波频段的天线馈电的功分网络和用于功率合成的合成网络，结构简单、小型化、低成本的匹配负载具有广泛的应用。传统匹配负载通常将楔型材料或者电阻材料安装在波导内制成。然而，随着通信系统向更高传输频率的发展，尤其是毫米波/太赫兹系统的发展，其材料尺寸越来越小，受限于电路空间体积和加工工艺的限制，很难开发出高性能、低成本的匹配负载。研究和发展平面化、小型化、低成本的匹配负载的对于现代微波毫米波系统的发展具有十分重要的意义。
发明内容
鉴于背景技术存在的缺陷，本发明提供了一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载。它采用平面有耗介质基板实现准平面化波导匹配负载，可解决传统毫米波波导匹配负载成本高、体积大、加工和装配复杂等问题，特别适用于各种毫米波测量和通信系统中。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
如图1和图2所示为一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载。毫米波波导匹配负载由共用中间覆铜层(5)的上下两层覆铜基板构成，其中：上层覆铜基板包含上覆铜层(1)、上层介质基板(3)、中间覆铜层(5)以及上层介质基板金属化通孔(4)，标准波导输入口(2)蚀刻在上覆铜层(1)上，所述的上层介质基板金属化通孔(4)围成闭合矩形腔；下层覆铜基板包含中间覆铜层(5)、下层有耗介质基板(7)、下覆铜层(9)以及下层有耗介质基板金属化通孔(8)，所述的下层有耗介质基板(7)为有耗介质基板，所述的下层有耗介质基板金属化通孔(8)围成三个有耗矩形谐振腔，匹配金属柱(10)位于最右边的有耗矩形谐振腔内；层间耦合缝隙(6)蚀刻在中间覆铜层(5)上；所述的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载的标准波导输入口(2)和标准波导联接，通过波导法兰盘销钉孔(11)与标准波导对准定位，并通过波导法兰盘安装孔(12)联接固定。
本发明所提出的一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载工作原理如下：
微波信号从标准波导馈入所述的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载的标准波导输入口(2)，进入上层覆铜基板的矩形腔，并在矩形腔中激励出高次模，高次模通过层间耦合缝隙(6)耦合到下层覆铜基板的有耗矩形谐振腔中，高次模在下层覆铜基板的三个有耗矩形谐振腔中来回反射，其电磁能量被下层有耗介质基板(7)吸收，最终转化为热能,实现波导匹配负载的功能。本发明专利提供的技术可满足毫米波测量和通信系统的需求，具有极大的应用价值。
本发明的优点和显著效果在于：
本发明所提出的一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载，采用平面覆铜基板结构，基于常规PCB基板加工工艺，实现了毫米波匹配负载的平面化、低成本和小型化特性，解决了传统毫米波波导匹配负载体积大、成本高、加工困难和装配复杂的问题。
本发明所提出的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载，具有剖面低、成本低、加工容易、装配简单等优势。本发明主要运用于各种毫米波系统中，在通信、雷达、测控等毫米波系统中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明提出的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载示意图；
图2是本发明提出的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载俯视图；
图3是本发明提出的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载侧视图；
图4是实施范例中W波段的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载的S参数仿真曲线；
附图中标号对应名称为：
(1)上覆铜层，(2)标准波导输入口，(3)上层介质基板，(4)上层介质基板金属化通孔，(5)中间覆铜层，(6)层间耦合缝隙，(7)下层有耗介质基板，(8)下层有耗介质基板金属化通孔，(9)下覆铜层，(10)匹配金属柱，(11)波导法兰盘销钉孔，(12)波导法兰盘安装孔。
具体实施方式
下面通过举例对本发明进行详细说明。
如图1、图2和图3所示为本发明基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载。选择匹配负载的工作频段为93-97GHz。标准波导输入口为WR-10标准矩形波导输入口，标准波导尺寸为2.54mm×1.27mm。上层覆铜基板使用Taconic RF-35介质基板，介电常数为3.5，损耗角正切为0.0018，厚度为0.508mm。下层覆铜基板使用FR4高损耗介质基板，介电常数为4.2，损耗角正切值为0.02，厚度为1mm。

Claims (3)

1.一种基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载，其特征在于所述的毫米波波导匹配负载由共用中间覆铜层(5)的上下两层覆铜基板构成，其中：上层覆铜基板包含上覆铜层(1)、上层介质基板(3)、中间覆铜层(5)以及上层介质基板金属化通孔(4)，标准波导输入口(2)蚀刻在上覆铜层(1)上，所述的上层介质基板金属化通孔(4)围成闭合矩形腔；下层覆铜基板包含中间覆铜层(5)、下层有耗介质基板(7)、下覆铜层(9)以及下层有耗介质基板金属化通孔(8)，所述的下层有耗介质基板(7)为有耗介质基板，所述的下层有耗介质基板金属化通孔(8)围成三个有耗矩形谐振腔，匹配金属柱(10)位于最右边的有耗矩形谐振腔内；层间耦合缝隙(6)蚀刻在中间覆铜层(5)上；所述的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载的标准波导输入口(2)和标准波导联接，通过波导法兰盘销钉孔(11)与标准波导对准定位，并通过波导法兰盘安装孔(12)联接固定。
2.根据权利要求1所述的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载，其特征在于上层覆铜基板的矩形腔中激励出高次模；上层覆铜基板的矩形腔和下层覆铜基板有耗矩形谐振腔通过层间耦合缝隙(6)实现耦合。
3.根据权利要求1所述的基于有耗介质基板的毫米波波导匹配负载，其特征在于高次模在下层覆铜基板的三个有耗矩形谐振腔中来回反射，其电磁能量被下层有耗介质基板(7)吸收，最终转化为热能，实现波导匹配负载的功能。
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"A Post-Wall Waveguide (SIW) Matched Load";Hiromitsu Uchida 等;《Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference 2010》;20110310;第1597-1600页 *

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