CN110797615A - 一种基片集成波导的制作方法及基片集成波导 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基片集成波导的制作方法及基片集成波导，首先通过仿真确定介质填充金属波导的相位为第一相位，然后基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位计算确定出用以形成对应场传播模式的第一金属过孔及第二金属过孔的孔径、孔间距及中心连线长度，进一步采用仿真方式对中心连线长度和/或孔间距进行微调，以获得满足基片集成波导的端口相位与所述第一相位一致的各项参数数据，然后再根据这些数据制成基片集成波导。本申请实施例中的技术方案从基础制作材料的相关特性出发，采用相应的方法手段保证最终制成的基片集成波导与理想产品为一致，具有提高基片集成波导产品良品率和适用性的技术效果。

Description

一种基片集成波导的制作方法及基片集成波导
技术领域
本发明涉及微波毫米波通信元器件领域，特别是涉及一种基片集成波导的制作方法及基片集成波导。
背景技术
随着现代通信技术手段的不断发展，无线通信领域中所选用的信号波工作频率越来越高。而在高频段的毫米波通信应用中，由于信号波的波长过小，其容差要求也非常高，因此采用微带线作为元器件之间信号互馈的传输桥梁已不再适用于高频段的通信元器件。而波导作为一种定向引导电磁波的结构，因其具有高导电率等特性，非常适用于高频段的电磁信号波传输。但是，波导却存在着体积大、应用成本高、不易于集成等缺陷，往往不利于应用在高集成化、微小化的通信系统中。
近几年来，随着通信技术的发展，基片集成波导(Substrate integratedwaveguide，简称：SIW)是一种新的微波传输线形式，其为利用金属过孔(也可称：金属通孔)在介质基片上实现波导的场传播模式。基片集成波导技术被提出后得到迅速发展，作为一种新型的传输线结构，它综合了矩形波导和微带线的一系列优点，具有较高的品质因素。例如，其具有很小的辐射损耗、兼具体积小、重量轻、容易加工和集成等优点。现有的制作基片集成波导的方法往往是通过理论计算同排金属过孔中每相邻两个金属过孔之间的间距，以及计算相对设置的两个金属过孔之间的间距，进一步在矩形波导中采用得到的间距数据进行过孔设置，最终制成基片集成波导。但是，采用上述方法最终形成的产品其各项通信数据往往与理论上需要形成的基片集成波导产品的各项数据差异较大，例如，按照理论计算需要形成相位为2°的基片集成波导，最后的产品相位可能为5°或其它数据，更严重的是最终成品往往还不能实现波导的场传播，也就是构建基片集成波导失败。
可见，现有技术中存在着采用按照理论计算式计算确定金属通孔之间的间距数据，再按照该理论数据进行基片集成波导制作的方法往往造成实际产品与理想产品差异过大且良品率较低的技术问题。
发明内容
本申请提供一种基片集成波导的制作方法及基片集成波导，用以解决现有技术中存在着的采用按照理论计算式计算确定金属通孔之间的间距数据，再按照该理论数据进行基片集成波导制作的方法往往造成实际产品与理想产品差异过大且良品率较低的技术问题。
本申请第一方面提供了一种基片集成波导的制作方法，包括：
仿真确定一长方体结构的介质填充金属波导的相位为第一相位；
基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位，按照预设计算式计算确定出用以在所述介质填充金属波导中形成与预设频段相对应的场传播模式的第一金属过孔及第二金属过孔的孔径、孔间距及中心连线长度，其中，所述第一金属过孔为在所述介质填充金属波导内的一侧位置沿其长度方向呈直线等距排列的多个规格相同的金属过孔，所述第二金属过孔为在所述介质填充金属波导内与所述第一金属过孔相对的另一侧位置呈直线等距排列的多个规格相同的金属过孔，所述孔间距为相邻两个第一金属过孔或相邻两个第二金属过孔之间的距离，所述中心连线为每个第一金属过孔的中心与其一一相对的第二金属过孔的中心之间的线段，所述中心连线与所述长度方向垂直且与所述介质填充金属波导的宽度方向平行；
采用仿真方式在所述中心连线长度不变时调整所述孔间距，和/或在所述孔间距不变时调整所述中心连线长度，和/或调整所述中心连线长度且调整所述孔间距，以使所述基片集成波导的两端端口相位与所述第一相位一致，获得调整后的第一中心线长度和第一孔间距；
按照所述孔径、所述第一中心线长度和第一孔间距在所述介质填充金属波导中对称设置所述第一金属过孔及所述第二金属过孔，获得基片集成波导。
可选地，所述在所述孔间距不变时调整所述中心连线长度，包括：
调整所述中心连线长度为D，以使所述第一金属过孔所等效形成的第一金属壁与所述第二金属过孔所等效形成的第二金属壁之间的间距为D-d毫米，其中，d大于等于0.05毫米且小于等于0.3毫米。
可选地，所述按照所述孔径、所述第一中心线长度和第一孔间距在所述介质填充金属波导中对称设置所述第一金属过孔及所述第二金属过孔，还包括：
在所述介质填充金属波导的长边和宽边所在的两个外表面上分别设置金属层。
本申请第二方面提供了一种基片集成波导，采用如第一方面所述的方法制成。
可选地，所述基片集成波导的介质填充金属波导的基片材料为Rogers RT/duroid5880。
可选地，所述基片集成波导的金属层具体为镀铜层。
可选地，所述基片集成波导的金属化过孔的孔径为0.3毫米，所述孔间距为0.6毫米。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中的技术方案首先通过仿真确定一长方体结构的介质填充金属波导的相位为第一相位，然后基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位，按照预设计算式计算确定出用以在所述介质填充金属波导中形成与预设频段相对应的场传播模式的第一金属过孔及第二金属过孔的孔径、孔间距及中心连线长度，进一步采用仿真方式对中心连线长度和/或孔间距进行微调，以获得满足仿真中最后形成的基片集成波导的端口相位与所述第一相位一致的各项参数数据，然后再根据仿真出的参数数据进行金属过孔的设置。本申请实施例中的技术方案从基础制作材料的相关特性出发，采用相应的方法手段保证最终制成的基片集成波导与理想产品为一致。解决了基片集成波导的实际产品与理想产品差异过大的问题，具有提高基片集成波导产品良品率和适用性的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基片集成波导的制作方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种基片集成波导的立体结构图。
具体实施方式
本申请提供一种基片集成波导的制作方法及基片集成波导，用以解决现有技术中存在着的采用按照理论计算式计算确定金属通孔之间的间距数据，再按照该理论数据进行基片集成波导制作的方法往往造成实际产品与理想产品差异过大且良品率较低的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本申请实施例中的技术方案首先通过仿真确定一长方体结构的介质填充金属波导的相位为第一相位，然后基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位，按照预设计算式计算确定出用以在所述介质填充金属波导中形成与预设频段相对应的场传播模式的第一金属过孔及第二金属过孔的孔径、孔间距及中心连线长度，进一步采用仿真方式对中心连线长度和/或孔间距进行微调，以获得满足仿真中最后形成的基片集成波导的端口相位与所述第一相位一致的各项参数数据，然后再根据仿真出的参数数据进行金属过孔的设置，制成基片集成波导。本申请实施例中的技术方案从基础制作材料的相关特性出发，采用相应的方法手段保证最终制成的基片集成波导与理想产品为一致。解决了基片集成波导的实际产品与理想产品差异过大的问题，具有提高基片集成波导产品良品率和适用性的技术效果。
下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例一
请参考图1、图2，本申请实施例一提供了一种基片集成波导的制作方法，包括：
步骤101：仿真确定一长方体结构的介质填充金属波导201的相位为第一相位；
在实际操作时，可以采取仿真所述介质填充金属波导的一定长度的方式来确定所述介质填充金属波导的相位。例如，可以仿真所述介质填充金属波导端口位置处的一定长度的相位、可以仿真所述介质填充金属波导中心位置处的一定长度的相位、还可以仿真所述介质填充金属波导不同段位置处的一定长度的相位。当然，为了提高精确度也可以在仿真获得所述介质填充金属波导的多个位置处的一定长度的相位后，对获取到的多个相位数据取平均值，再将该平均值确定为所述第一相位，等等。实际操作时，用户可以根据需要而自行设置，只要是能够确定所述介质填充金属波导本身的相位数据的方法，都可以作为本步骤中所采用的方法。
需要指出的是，在本步骤中所述第一相位应该为与最终需要形成的基片集成波导的相位数据一致或接近。也就是说，当用户需要制作相位为2°的基片集成波导时，需要采用仿真获得的所述第一相位同样为2°的介质填充金属波导作为基础制作材料。
步骤102：基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位，按照预设计算式计算确定出用以在所述介质填充金属波导中形成与预设频段相对应的场传播模式的第一金属过孔202及第二金属过孔203的孔径、孔间距及中心连线长度，其中，所述第一金属过孔为在所述介质填充金属波导内的一侧位置沿其长度方向呈直线等距排列的多个规格相同的金属过孔，所述第二金属过孔为在所述介质填充金属波导内与所述第一金属过孔相对的另一侧位置呈直线等距排列的多个规格相同的金属过孔，所述孔间距为相邻两个第一金属过孔或相邻两个第二金属过孔之间的距离，所述中心连线为每个第一金属过孔的中心与其一一相对的第二金属过孔的中心之间的线段，所述中心连线与所述长度方向垂直且与所述介质填充金属波导的宽度方向平行；
所述预设频段也就是最终制成的基片集成波导所应用传输的电磁波的频率所属频段范围。由于基片集成波导的适用频段及相位与所述孔间距、所述孔径、所述中心连线长度相关，因此本申请实施例中的第一金属过孔和第二金属过孔的孔间距所属范围以及孔径所属范围均为与所述预设频段对应的尺寸范围，从而保证最终形成的基片集成波导适用于传输属于该预设频段内的电磁波信号。
在本步骤的执行过程中，实际上是基于现有的、公知的计算式计算确定出大致的金属过孔孔径、相邻金属过孔之间的孔间距及相对金属过孔的中心连线长度，而这些数据可以保证最终形成的基片集成波导适用于所需频段，但这些数据却不能决定最终形成的基片集成波导其相位为所需的所述第一相位。
步骤103：采用仿真方式在所述中心连线长度不变时调整所述孔间距，和/或在所述孔间距不变时调整所述中心连线长度，和/或调整所述中心连线长度且调整所述孔间距，以使所述基片集成波导的两端端口相位与所述第一相位一致，获得调整后的第一中心线长度和第一孔间距；
在本步骤的执行过程中可以采用仿真软件以模拟仿真的方式对所述中心连线的长度、或所述孔间距的距离、或上述两种参数的组合分别进行模拟微调，以使得仿真出的最终形成的基片集成波导的两端端口相位与所述第一相位一致，最终获得满足上述要求的各项关键数据，包括：所述孔径、第一中心线长度(也就是调整后的中心线长度)、第一孔间距(也就是调整后的孔间距)。
步骤104：按照所述孔径、所述第一中心线长度和第一孔间距在所述介质填充金属波导中对称设置所述第一金属过孔及所述第二金属过孔，获得基片集成波导。
当在仿真软件中达到基片集成波导的两端端口相位与所述第一相位一致的目的后，即可按照获得的上述仿真结果各相关参数进行基片集成波导产品的生产加工，最终获得既适合于预设频段又能实现与预想的相位数据一致的基片集成波导。
由此可见，本申请实施例中的技术方案首先通过仿真确定一长方体结构的介质填充金属波导的相位为第一相位，然后基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位，按照预设计算式计算确定出用以在所述介质填充金属波导中形成与预设频段相对应的场传播模式的第一金属过孔及第二金属过孔的孔径、孔间距及中心连线长度，进一步采用仿真方式对中心连线长度和/或孔间距进行微调，以获得满足仿真中最后形成的基片集成波导的相位与所述第一相位一致的各项参数数据，然后再根据仿真出的参数数据进行金属过孔的设置。本申请实施例中的技术方案从基础制作材料的相关特性出发，采用相应的方法手段保证最终制成的基片集成波导与理想产品为一致。解决了基片集成波导的实际产品与理想产品差异过大的问题，具有提高基片集成波导产品良品率和适用性的技术效果。
进一步地，在本申请实施例技术方案中，所述在所述孔间距不变时调整所述中心连线长度，包括：
调整所述中心连线长度为D，以使所述第一金属过孔所等效形成的第一金属壁2021与所述第二金属过孔所等效形成的第二金属壁2031之间的间距为D-d毫米，其中，d大于等于0.05毫米且小于等于0.3毫米。
由于基片集成波导是由多个呈直线排列的金属过孔所等效形成的金属壁与上下两个金属层面所围成的类似矩形金属波导的元件体，因此，在本申请实施例的技术方案中，只需要调整所述中心连线的长度D，使得由多个第一金属过孔等效的金属壁，与由多个第二金属过孔等效的金属壁之间的间距h满足如下条件：h＝D-d毫米，d大于等于0.05毫米且小于等于0.3毫米，即可实现所述基片集成波导的两个端口的相位与所述第一相位一致。
再进一步地，所述按照所述孔径、所述第一中心线长度和第一孔间距在所述介质填充金属波导中对称设置所述第一金属过孔及所述第二金属过孔，还包括：
在所述介质填充金属波导的长边和宽边所在的两个外表面上分别设置金属层。具体在本申请实施例中所述金属层为镀铜层。
实施例二
请参考图2，本申请实施例二提供了一种基片集成波导，采用如实施例一所述的方法制成。
可选地，所述基片集成波导的介质填充金属波导的基片材料为Rogers RT/duroid5880。
可选地，所述基片集成波导的金属层具体为镀铜层。
可选地，所述基片集成波导的金属化过孔的孔径为0.3毫米，所述孔间距为0.6毫米。
前述图1实施例中的基片集成波导的制作方法，其各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的基片集成波导，通过前述对基片集成波导的制作方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中基片集成波导的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基片集成波导的制作方法，其特征在于，包括：
仿真确定一长方体结构的介质填充金属波导的相位为第一相位；
基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位，按照预设计算式计算确定出用以在所述介质填充金属波导中形成与预设频段相对应的场传播模式的第一金属过孔及第二金属过孔的孔径、孔间距及中心连线长度，其中，所述第一金属过孔为在所述介质填充金属波导内的一侧位置沿其长度方向呈直线等距排列的多个规格相同的金属过孔，所述第二金属过孔为在所述介质填充金属波导内与所述第一金属过孔相对的另一侧位置呈直线等距排列的多个规格相同的金属过孔，所述孔间距为相邻两个第一金属过孔的孔心或相邻两个第二金属过孔的孔心之间的距离，所述中心连线为每个第一金属过孔的中心与其一一相对的第二金属过孔的中心之间的线段，所述中心连线与所述长度方向垂直且与所述介质填充金属波导的宽度方向平行；
采用仿真方式在所述中心连线长度不变时调整所述孔间距，和/或在所述孔间距不变时调整所述中心连线长度，和/或调整所述中心连线长度且调整所述孔间距，以使所述基片集成波导的两端端口相位与所述第一相位一致，获得调整后的第一中心线长度和第一孔间距；
按照所述孔径、所述第一中心线长度和第一孔间距在所述介质填充金属波导中对称设置所述第一金属过孔及所述第二金属过孔，获得基片集成波导。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述孔间距不变时调整所述中心连线长度，包括：
调整所述中心连线长度为D，以使所述第一金属过孔所等效形成的第一金属壁与所述第二金属过孔所等效形成的第二金属壁之间的间距为D-d毫米，其中，d大于等于0.05毫米且小于等于0.3毫米。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述孔径、所述第一中心线长度和第一孔间距在所述介质填充金属波导中对称设置所述第一金属过孔及所述第二金属过孔，还包括：
在所述介质填充金属波导的长边和宽边所在的两个外表面上分别设置金属层。
4.一种基片集成波导，其特征在于，采用如权利要求1-4任一权利要求所述的方法制成。
5.如权利要求4所述的基片集成波导，其特征在于，所述基片集成波导的介质填充金属波导的基片材料为Rogers RT/duroid 5880。
6.如权利要求4所述的基片集成波导，其特征在于，所述基片集成波导的金属层具体为镀铜层。
7.如权利要求4所述的基片集成波导，其特征在于，所述基片集成波导的金属化过孔的孔径为0.3毫米，所述孔间距为0.6毫米。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200214

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