CN117458111A - 一种渐变式介质基片集成低损传输线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种渐变式介质基片集成低损传输线，包括：第一金属结构和第一介质基板，用于加载金属地结构，构建第一加载结构；第二金属结构和第二介质基板，用于加载金属地结构，构建第二加载结构；基于第一加载结构和第二加载结构，构建基片集成结构，用于将能量约束在第一金属结构和第二金属结构之间；第一介质结构用于传输电磁波；第二介质结构用于提供支撑结构和降低第一介质结构传输过程中的损耗；第一金属结构、第一介质基板、第二介质结构、第一介质结构、第二介质基板和第二金属结构按照自上而下的顺序依次粘合为一体。本发明实现超低损耗的介质基片集成传输线，并同时具有易集成的特点。

Description

一种渐变式介质基片集成低损传输线
技术领域
本发明属于微波通信技术领域，尤其涉及一种渐变式介质基片集成低损传输线。
背景技术
随着现代通信技术的不断发展，无线通信领域中所选用的信号传输工作频段越来越高。而金属波导类的传输系统在高频段的通信应用中具有较高的导体损耗，且由于信号波的波长过小，其容差要求也非常高，因此采用微带线类的传输系统已不再适用于高频段的通信元器件。介质波导非常适用于高频段的电磁信号波传输，具有高导电率等特性，且在降低损耗上更具优势。但是，介质波导却存在着体积大、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。目前对于高频通信传输系统，多采用矩形波导填充介质基板的结构，或利用金属过孔的方式在介质基片上实现波导的传输。这些结构依旧存在降低损耗的空间。因此需要提出易集成的、低损耗的介质传输线。现有的介质基片传输线，还存在损耗较高、尺寸较大等问题。因此，亟需提出一种渐变式介质基片集成低损传输线。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种渐变式介质基片集成低损传输线，实现超低损耗的介质基片集成传输线，并同时具有易集成的特点。
为实现上述目的，本发明提供了一种渐变式介质基片集成低损传输线，包括：第一金属结构、第二金属结构、第一介质基板、第二介质基板、第一介质结构和第二介质结构；
所述第一金属结构和所述第一介质基板，用于加载金属地结构，构建第一加载结构；
所述第二金属结构和所述第二介质基板，用于加载金属地结构，构建第二加载结构；
基于所述第一加载结构和所述第二加载结构，构建基片集成结构，用于将能量约束在所述第一金属结构和所述第二金属结构之间；
所述第一介质结构用于传输电磁波；
所述第二介质结构用于提供支撑结构和降低所述第一介质结构传输过程中的损耗；
第一金属结构、第一介质基板、第二介质结构、第一介质结构、第二介质基板和第二金属结构按照自上而下的顺序依次粘合为一体。
可选的，所述第一金属结构和所述第一介质基板均为大小相同的矩形，材料为铜，厚度为0.017mm，长宽为30mm*20mm。
可选的，所述第一金属结构贴敷在所述第一介质基板的上表面，且位置平行对齐。
可选的，所述第二金属结构和所述第二介质基板均为大小相同的矩形，材料为RO4003C，厚度为0.254mm，长宽为30mm*20mm。
可选的，所述第二金属结构和所述第二介质基板介电常数均为3.55，损耗角均为0.0027。
可选的，所述第二金属结构贴敷在所述第二介质基板的下表面，且位置平行对齐。
可选的，所述第一介质结构为长方体结构，材料为ER90，介电常数89.5，损耗角0.0006，厚度为1.27mm，宽度为3mm，长度为30mm。
可选的，所述第二介质结构为六边形结构，材料为ER90，介电常数89.5，损耗角0.0006，厚度为0.2mm，高度为2.896mm，长度为30mm。
可选的，所述第一介质结构和所述第二介质结构构建介质结构，所述第一介质基板贴敷在所述介质结构的上表面，所述第二介质基板贴敷在所述介质结构的下表面。
本发明技术效果：本发明公开了一种渐变式介质基片集成低损传输线，减少上下两层介质基板的厚度，利用两侧是渐变结构的矩形条带作为波导，获得低损介质基片集成传输线，同时具有低损耗和易集成的特征；变式矩形介质条带两侧加载的八边形介质翼板，一方面与上下介质基板相连，易于集成，另一方面进一步减少能量损耗；相比于现有的介质基片传输线，本发明进一步减少了介质材料和传输线尺寸，实现了低损耗易集成的介质基片集成传输线。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一种渐变式介质基片集成低损传输线的结果示意图，其中1a为第一金属结构，1b为第二金属结构，2a为第一介质基板，2b为第二介质基板，3a为第一介质结构，3b为第二介质结构和3为介质结构，(a)为传输线的三维视图，(b)为传输线的主视图，(c)为传输线的侧视图；
图2为本发明实施例渐变式介质基片集成低损传输线的损耗仿真结果。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1所示，本实施例中提供一种渐变式介质基片集成低损传输线，包括：
第一金属结构1a、第二金属结构1b、第一介质基板2a、第二介质基板2b、第一介质结构3a和第二介质结构3b；第一金属结构1a和第一介质基板2a，用于加载金属地结构，构建第一加载结构；第二金属结构1b和第二介质基板2b，用于加载金属地结构，构建第二加载结构；基于第一加载结构和第二加载结构，构建基片集成结构，用于将能量约束在第一金属结构1a和第二金属结构1b之间；第一介质结构3a用于传输电磁波；第二介质结构3b用于提供支撑结构和降低第一介质结构3a传输过程中的损耗；第一金属结构1a、第一介质基板2a、第二介质结构3b、第一介质结构3a、第二介质基板2b和第二金属结构1b按照自上而下的顺序依次粘合为一体；第一介质结构3a和第二介质结构3b构建介质结构3，第一介质基板2a贴敷在介质结构3的上表面，第二介质基板2b贴敷在介质结构3的下表面；第一金属结构1a贴敷在第一介质基板2a的上表面，且位置平行对齐；第二金属结构1b贴敷在第二介质基板2b的下表面，且位置平行对齐。
具体实例包括两层金属板，两层介质基板，以及一个渐变式矩形介质条带；其中，渐变式矩形介质条带由中间的一个矩形介质条带和两边两个八边形的介质翼板组成。渐变式矩形介质条带位于两层介质基板的中间。信号从矩形条带较窄的一侧传输到另一侧，传输模式为准TEM模，电场主要集中在矩形介质条带和两层金属板的真空区域。图1中a为传输线的三维视图，b为传输线的主视图，c为传输线的侧视图。
第一金属结构1a和第一介质基板2a均为大小相同的矩形，材料为铜，厚度为0.017mm，长宽为30mm*20mm。
第二金属结构1b和第二介质基板2b均为大小相同的矩形，材料为RO4003C，厚度为0.254mm，长宽为30mm*20mm。
第二金属结构1b和第二介质基板2b介电常数均为3.55，损耗角均为0.0027。
第一介质结构3a为长方体结构，材料为ER90，介电常数89.5，损耗角0.0006，厚度为1.27mm，宽度为3mm，长度为30mm。
第二介质结构3b为六边形结构，材料为ER90，介电常数89.5，损耗角0.0006，厚度为0.2mm，高度为2.896mm，长度为30mm。
一种渐变式介质基片集成低损传输线的损耗如图2所示，中心频率为16GHz，中心频点处的损耗为0.086dB。该设计的物理尺寸为20mm×30mm，对应的电尺寸为1.06λg×1.6λg，其中λg为中心频率所对应的导波波长。本案例采用RO4003C为介质基板，其介电常数为3.55，损耗角为0.0027，厚度为0.254mm；矩形条带采用ER90，其介电常数为89.5，损耗角为0.0006，长度为3mm，宽度为1.27mm；金属地采用纯铜。
本发明公开了一种渐变式介质基片集成低损传输线，减少上下两层介质基板的厚度，利用两侧是渐变结构的矩形条带作为波导，获得低损介质基片集成传输线，同时具有低损耗和易集成的特征；变式矩形介质条带两侧加载的八边形介质翼板，一方面与上下介质基板相连，易于集成，另一方面进一步减少能量损耗；相比于现有的介质基片传输线，本发明进一步减少了介质材料和传输线尺寸，实现了低损耗易集成的介质基片集成传输线。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，包括：
第一金属结构(1a)、第二金属结构(1b)、第一介质基板(2a)、第二介质基板(2b)、第一介质结构(3a)和第二介质结构(3b)；
所述第一金属结构(1a)和所述第一介质基板(2a)，用于加载金属地结构，构建第一加载结构；
所述第二金属结构(1b)和所述第二介质基板(2b)，用于加载金属地结构，构建第二加载结构；
基于所述第一加载结构和所述第二加载结构，构建基片集成结构，用于将能量约束在所述第一金属结构(1a)和所述第二金属结构(1b)之间；
所述第一介质结构(3a)用于传输电磁波；
所述第二介质结构(3b)用于提供支撑结构和降低所述第一介质结构(3a)传输过程中的损耗；
第一金属结构(1a)、第一介质基板(2a)、第二介质结构(3b)、第一介质结构(3a)、第二介质基板(2b)和第二金属结构(1b)按照自上而下的顺序依次粘合为一体。
2.如权利要求1所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第一金属结构(1a)和所述第一介质基板(2a)均为大小相同的矩形，材料为铜，厚度为0.017mm，长宽为30mm*20mm。
3.如权利要求1所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第一金属结构(1a)贴敷在所述第一介质基板(2a)的上表面，且位置平行对齐。
4.如权利要求1所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第二金属结构(1b)和所述第二介质基板(2b)均为大小相同的矩形，材料为RO4003C，厚度为0.254mm，长宽为30mm*20mm。
5.如权利要求4所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第二金属结构(1b)和所述第二介质基板(2b)介电常数均为3.55，损耗角均为0.0027。
6.如权利要求5所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第二金属结构(1b)贴敷在所述第二介质基板(2b)的下表面，且位置平行对齐。
7.如权利要求1所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第一介质结构(3a)为长方体结构，材料为ER90，介电常数89.5，损耗角0.0006，厚度为1.27mm，宽度为3mm，长度为30mm。
8.如权利要求7所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第二介质结构(3b)为六边形结构，材料为ER90，介电常数89.5，损耗角0.0006，厚度为0.2mm，高度为2.896mm，长度为30mm。
9.如权利要求1所述的渐变式介质基片集成低损传输线，其特征在于，
所述第一介质结构(3a)和所述第二介质结构(3b)构建介质结构，所述第一介质基板(2a)贴敷在所述介质结构的上表面，所述第二介质基板(2b)贴敷在所述介质结构的下表面。
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