CN1700513A

CN1700513A - 基片集成波导宽带多路功率分配器

Info

Publication number: CN1700513A
Application number: CN 200510040313
Authority: CN
Inventors: 洪伟; 郝张成; 吴柯
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2005-11-23
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: CN100511833C

Abstract

本发明公开了一种微带天线阵列馈电用基片集成波导宽带多路功率分配器，包括双面覆有金属贴片的介质基片，其上设有“T”形功率分配器和“Y”形功率分配器，“T”形功率分配器由3个基片集成波导组成，“Y”形功率分配器由3个呈“Y”字形排列的基片集成波导组成，上述基片集成波导由设在介质基片上的2行金属化通孔构成；本发明具有能够在较宽的频带范围内实现等功率分配的作用，设计中易于集成，加工成本比也较低廉，具有较高的Q值，较低的损耗，几乎没有辐射，不会对系统中其他电路造成干扰，能够适合高频电路的设计等优点。

Description

基片集成波导宽带多路功率分配器

技术领域

本发明涉及一种馈线系统的一个关键部件，尤其涉及一种天线阵列馈电用基片集成波导宽带多路功率分配器。

背景技术

微波毫米波功率分配器在微波毫米波天线的馈线和微波毫米波仪表中得到了大量的应用，它是馈线系统的一个关键部件，特别是在微波毫米波集成电路中，微带天线阵列的馈电需要用到低损耗、宽频带的功率分配器。常用的微带功率分配器在中心频率上它的特性较为理想，但是一旦频率发生偏移，整个功率分配器的性能都将变差，从而影响整个系统的性能。利用微波毫米波金属波导可以制作出高Q值、低损耗、宽频带的功率分配器，但是这种功率分配器首先难以加工，特别是在毫米波波段，制作这种功率分配器需要很高的加工精度；其次这种功率分配器的生产成本比较昂贵；第三这种功率分配器体积比较庞大，很难应用于微波、毫米波集成电路的设计之中。

发明内容

本发明提供一种可工作于宽频带的基片集成波导宽带多路功率分配器，具有体积小、易集成、加工成本比较低廉，适合于微波毫米波集成电路的设计，且具有Q值高，损耗低的优点。

本发明采用如下技术方案：

一种微带天线阵列馈电用基片集成波导宽带多路功率分配器，包括双面覆有金属贴片的介质基片，在介质基片上设有“T”形功率分配器和“Y”形功率分配器，“T”形功率分配器的“T”字形横向头部两端分别与两“Y”形功率分配器的“Y”字形下端连接，“T”形功率分配器由3个基片集成波导组成，其中2个基片集成波导线形排列并构成“T”字形横向头部，该2个基片集成波导的一端相互连接并与余下的基片集成波导的一端连接，余下的基片集成波导的另一端设为输入/输出端，在组成“T”形功率分配器的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔，在“T”形功率分配器的“T”字形横向头部两端分别设有金属化通孔，“Y”形功率分配器由3个呈“Y”字形排列的基片集成波导组成且该3个基片集成波导的一端连接，“Y”形功率分配器的两个“Y”字形的头部设为输出/输入端，在组成“Y”形功率分配器的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔，上述基片集成波导由设在介质基片上的2行金属化通孔构成。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明利用了矩形金属波导具有高Q值、低损耗的特点，首先在介质基片的基础上实现了基片集成波导。这种波导工作于主模状态时具有和矩形金属波导相类似的传输特性和场分布。这种功率分配器主要由三部分组成：基片集成波导T型双路功率分配器，基片集成波导Y型双路功率分配器，基片集成波导直角弯曲。利用者三种基本结构的组合，可以形成2^N(N＝1，2K)路功率分配器.在这种基片集成波导宽带多路功率分配器的结构中，所有的结构都是利用在介质基片上打一系列的金属通孔阵列来实现，从而有利于这种功率分配器在微波毫米波电路设计中的集成；基片集成波导T型双路功率分配器由基片集成波导T形结构以及其中的金属通孔构成，这种功率分配器可以工作于较宽的带宽(相对带宽大于20％)，它的输入和输出基片集成波导具有相同的宽度；基片集成波导Y型双路功率分配器由基片集成波导Y形结以及其中的金属通孔构成，这种Y型功率分配器可以工作于较宽的带宽(相对带宽大于20％)，它的输入和输出基片集成波导具有相同的宽度；基片集成波导直角弯曲由基片集成波导直角弯曲以及其中的金属通孔构成，这种弯曲可以工作于较宽的带宽(相对带宽大于20％)，它的输入和输出基片集成波导具有相同的宽度；整个基片集成波导宽带多路功率分配器可以由基片集成波导T型双路功率分配器，基片集成波导Y型双路功率分配器，基片集成波导直角弯曲直接相连组合而成。本发明的具体优点如下：

1)能够在较宽的频带范围内(相对带宽大于20％)实现等功率分配的作用；

2)这种基片集成波导宽带多路功率分配器在微波毫米波电路的设计中易于集成，加工成本比也较低廉，。这是由于这种功率分配器完全在介质基片上利用金属通孔实现；

3)这种基片集成波导宽带多路功率分配器具有较高的Q值，较低的损耗，几乎没有辐射，所以它不会对系统中其他电路造成干扰，所以它能够适合高频(大于10.0GHz)电路的设计；

4)这种基片集成波导宽带多路功率分配器直接由基片集成波导T型双路功率分配器，基片集成波导Y型双路功率分配器，基片集成波导直角弯曲三部分直接组合而成。利用这三部分可以很方便的构成2^N(N＝1，2K)路功率分配器。

附图说明

图1是本发明结构T型双路功率分配器主视图。

图2是本发明结构T型双路功率分配器俯视图。

图3是本发明结构Y型双路功率分配器主视图。

图4是本发明结构Y型双路功率分配器俯视图。

图5是本发明结构基片集成波导直角弯曲主视图。

图6是本发明结构基片集成波导直角弯曲俯视图。

图7是本发明实施例(8路功率分配器)的结构主视图。

图8是本发明金属化通孔结构示意图。

图9是本发明传输参数测试结果图。

图10是本发明输入端反射参数测试结果图。

具体实施方式

实施例1

一种微带天线阵列馈电用基片集成波导宽带多路功率分配器，包括双面覆有金属贴片2、3的介质基片1，在介质基片1上设有“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”字形横向头部两端分别与两“Y”形功率分配器5的“Y”字形下端连接，“T”形功率分配器4由3个基片集成波导组成，其中2个基片集成波导线形排列并构成“T”字形横向头部，该2个基片集成波导的一端相互连接并与余下的基片集成波导的一端连接，余下的基片集成波导的另一端设为输入/输出端7，在组成“T”形功率分配器4的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔41，在“T”形功率分配器4的“T”字形横向头部两端分别设有金属化通孔42、34，“Y”形功率分配器5由3个呈“Y”字形排列的基片集成波导组成且该3个基片集成波导的一端连接，“Y”形功率分配器5的两个“Y”字形的头部设为输出/输入端8，在组成“Y”形功率分配器5的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔51，上述基片集成波导由设在介质基片1上的2行金属化通孔构成，上述金属化通孔41位于作为“T”形功率分配器4的“T”字形下端的基片集成波导中心线上，在“Y”形功率分配器5的两个“Y”字形的连接拐角处分别设有金属化通孔52、53。

实施例2

本发明可以根据上述实施例所述的基本结构，通过增加“T”形功率分配器和“Y”形功率分配器，实现4路、8路乃至2^N(N＝1，2K)路功率分配器。以下是8路功率分配器的具体上述方式：

本实施例在实施例1的基础上，在“T”形功率分配器4的“T”字形横向头部两端与“Y”形功率分配器5的“Y”字形下端之间还分别设有另一“T”形功率分配器91、92，并且该另一“T”形功率分配器91、92的“T”字形下端分别与上述“T”形功率分配器4的“T”字形横向头部两端连接，该另一“T”形功率分配器91、92的“T”字形横向头部一端分别与上述“Y”形功率分配器5的“Y”字形下端连接，在该另一“T”形功率分配器91、92的“T”字形横向头部另一端还分别连接有“Y”形功率分配器93、94且分别与“Y”形功率分配器93、94的“Y”字形下端连接，上述另一“T”形功率分配器91或92也由3个基片集成波导组成，其中2个基片集成波导线形排列并构成“T”字形横向头部，该2个基片集成波导的一端相互连接并与余下的基片集成波导的一端连接，在组成“T”形功率分配器91或92的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔911或921，在该另一“T”形功率分配器911或921的“T”字形横向头部两端分别设有金属化通孔912、913或922、923，与该另一“T”形功率分配器911或921连接的“Y”形功率分配器93或94，由3个呈“Y”字形排列的基片集成波导组成且该3个基片集成波导的一端连接，在组成“Y”形功率分配器93或94的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔931或941，上述另一“T”形功率分配器911或921及与之“T”字形横向头部另一端连接的“Y”形功率分配器93或94中的基片集成波导也由设在介质基片1上的2行金属化通孔构成，上述金属化通孔911或921位于作为“T”形功率分配器91或92的“T”字形下端的基片集成波导中心线上，在“Y”形功率分配器93或94的两个“Y”字形的连接拐角处分别设有金属化通孔932、933或942、943。本实施例中的“T”形功率分配器、“Y”形功率分配器及其基片集成波导均可采用相同的结构，上述金属化通孔是在介质基片上开设通孔，在通孔壁上设置金属套6并将金属套与覆于介质基片双侧的金属贴片连接起来。

本发明经测试，结果如下(参见图6)：

我们在X波段所实现了以上介绍的基片集成波导宽带16路功率分配器，用来构成基片集成波导金属通孔的直径为0.8mm，通孔之间的间距为0.8mm，以下是测试结果：在10.0GHZ～13.5GHz内，S11小于-15dB，各个输出端口的输出约为-13.0dB，它略小于-12dB，这是由于介质损耗和金属损耗所造成的损耗所导致。

Claims

1、一种微带天线阵列馈电用基片集成波导宽带多路功率分配器，其特征在于包括双面覆有金属贴片(2、3)的介质基片(1)，在介质基片(1)上设有“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”字形横向头部两端分别与两“Y”形功率分配器(5)的“Y”字形下端连接，“T”形功率分配器(4)由3个基片集成波导组成，其中2个基片集成波导线形排列并构成“T”字形横向头部，该2个基片集成波导的一端相互连接并与余下的基片集成波导的一端连接，余下的基片集成波导的另一端设为输入/输出端(7)，在组成“T”形功率分配器(4)的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔(41)，在“T”形功率分配器(4)的“T”字形横向头部两端分别设有金属化通孔(42、34)，“Y”形功率分配器(5)由3个呈“Y”字形排列的基片集成波导组成且该3个基片集成波导的一端连接，“Y”形功率分配器(5)的两个“Y”字形的头部设为输出/输入端(8)，在组成“Y”形功率分配器(5)的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔(51)，上述基片集成波导由设在介质基片(1)上的2行金属化通孔构成。

2、根据权利要求1所述的基片集成波导宽带多路功率分配器，其特征在于金属化通孔(41)位于作为“T”形功率分配器(4)的“T”字形下端的基片集成波导中心线上。

3、根据权利要求1或2所述的基片集成波导宽带多路功率分配器，其特征在于在“Y”形功率分配器(5)的两个“Y”字形的连接拐角处分别设有金属化通孔(52、53)。

4、根据权利要求3所述的基片集成波导宽带多路功率分配器，其特征在于在“T”形功率分配器(4)的“T”字形横向头部两端与“Y”形功率分配器(5)的“Y”字形下端之间还分别设有另一“T”形功率分配器(91、92)，并且该另一“T”形功率分配器(91、92)的“T”字形下端分别与上述“T”形功率分配器(4)的“T”字形横向头部两端连接，该另一“T”形功率分配器(91、92)的“T”字形横向头部一端分别与上述“Y”形功率分配器(5)的“Y”字形下端连接，在该另一“T”形功率分配器(91、92)的“T”字形横向头部另一端还分别连接有“Y”形功率分配器(93、94)且分别与“Y”形功率分配器(93、94)的“Y”字形下端连接，上述另一“T”形功率分配器(91或92)也由3个基片集成波导组成，其中2个基片集成波导线形排列并构成“T”字形横向头部，该2个基片集成波导的一端相互连接并与余下的基片集成波导的一端连接，在组成“T”形功率分配器(91或92)的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔(911或921)，在该另一“T”形功率分配器(911或921)的“T”字形横向头部两端分别设有金属化通孔(912、913或922、923)，与该另一“T”形功率分配器(911或921)连接的“Y”形功率分配器(93或94)，由3个呈“Y”字形排列的基片集成波导组成且该3个基片集成波导的一端连接，在组成“Y”形功率分配器(93或94)的3个基片集成波导的连接区域设有金属化通孔(931或941)，上述另一“T”形功率分配器(911或921)及与之“T”字形横向头部另一端连接的“Y”形功率分配器(93或94)中的基片集成波导也由设在介质基片(1)上的2行金属化通孔构成。

5、根据权利要求4所述的基片集成波导宽带多路功率分配器，其特征在于金属化通孔(911或921)位于作为“T”形功率分配器(91或92)的“T”字形下端的基片集成波导中心线上。

6、根据权利要求5所述的基片集成波导宽带多路功率分配器，其特征在于在“Y”形功率分配器(93或94)的两个“Y”字形的连接拐角处分别设有金属化通孔(932、933或942、943)。