CN209747698U - 一种新型的sigw功率分配器 - Google Patents
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Abstract
一种新型的SIGW功率分配器，包含上中下三层介质板。上层介质板（1）的上表面印刷第一金属层（4）形成理想电导体（PEC），下表面则印刷微带线（6）；中间层介质板（2）分隔上下两层介质板，同时使微带线能灵活地布局；底层介质板（3）上印制蘑菇状电磁带隙（EBG）周期结构（10），构成基片集成间隙波导（SIGW）的理想磁导体（PMC）。PEC和PMC将保证电磁波沿微带线传播，且阻止电磁波在其他方向上的泄漏。本实用新型一种新型的SIGW功率分配器具有损耗小、抗干扰能力强、结构简单、易集成的优点，能用在5G毫米波通信系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种新型的SIGW功率分配器。
背景技术
随着移动通信与互联网的深度融合，以及物联网的飞速发展，智能终端设备的接入量和无线数据流量呈指数级增长。第四代(4G)移动通信技术已经不能满足低延迟、高容量和大连接的需求。因此，面向2020年和未来的第五代(5G)通信的研究将开始，将带来最终的用户体验。毫米波技术对于5G通信提高数据速率至关重要。5G的一些毫米波频段已经发布，包括24.25GHz-27.5GHz,37 GHz-40.5GHz和42.5GHz-43.5GHz频段由国际电信联盟(ITU)提出，联邦通信委员会(FCC)提出的27.5GHz-28.5GHz频段。
功率分配器即功分器，是将输入信号功率分成相等或不等的几路功率输出的一种多端口无源微波网络，用于功率分配或功率合成。其性能直接影响整个系统能量的分配效率。随着毫米波天线和滤波器等器件的不断发展，对毫米波功分器的要求也越来越高，需求也越来越大。传统的微带功分器(如威尔金森、分支线电桥、环形电桥等)，品质因数低，易实现宽带，但具有损耗大，功率容量小等缺点，且存在平面/非平面集成问题，制作成本高、工艺复杂。
因此，需要适用于毫米波通信的功分器。基片集成波导(SIW)能够实现毫米波应用的平面化和集成，传输损耗低。但是，SIW功分器存在输出端口隔离度低、带宽窄、空间辐射和不适合集成等问题。
2012年，微带间隙波导被设计出来以满足通信系统小型化的需求。近年来，张晶等学者利用介质板代替了微带间隙波导中的空气间隙，设计出了基片集成间隙波导(SIGW)结构，实现了更稳定的间隙高度和更好的性能。SIGW具有的理想磁导体(PMC)性能使之可以方便地应用于各种微波毫米波器件的封装。
本发明一种新型的SIGW功率分配器，具有损耗小、抗干扰能力强，结构简单、易集成的优点，能应用于射频、微波、毫米波和太赫兹通信系统。
本实用新型内容，经文献检索，未见与本实用新型相同的公开报道。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，设计出一种新型的SIGW功率分配器。
本实用新型一种新型的SIGW功率分配器，包括：上层介质板(1)，中间层介质板(2)，下层介质板(3)，其中：
a.上层介质板(1)的上表面印刷有第一金属层(4)；上层介质板(1)的下表面印刷有总微带线(6)；总微带线(6)是多节阻抗变换微带传输线结构，由 6段矩形微带线(a1,a2,a3,a4,a5,a6)相连而成；在第一枝节微带线(a1)与第三枝节微带线(a3)的连接处，以及第二枝节微带线(a2)与第四枝节微带线 (a4)的连接处，分别切去第一直角三角形(6-1，6-2)；在第三枝节微带线(a3)、第四枝节微带线(a4)、第五枝节微带线(a5)的连接处切去等腰三角形(6-5)；在微带线(a5)和微带线(a6)的不连续连接处补上第二直角三角形(6-3， 6-4)；
b.端口8为输入端口，端口7和端口9为等幅同相输出端口；
c.下层介质板(3)的下表面印刷有第二金属层(5)，下层介质板(3)内部嵌入蘑菇状电磁带隙周期结构(10)；
d.中间层介质板(2)用于隔开上层介质板(1)和下层介质板(3),同时方便微带线布线；
e.上层介质板(1)，中间层介质板(2)，下层介质板(3)均是采用相同介电常数的介质板，且各介质板的长宽尺寸相同，但厚度不同，下层介质板最厚，中间层介质板最薄；三层介质板可通过粘接或螺丝固定在一起。
如上所述的一种新型的SIGW功率分配器，下层介质板(3)的第二金属层(5) 与蘑菇状电磁带隙周期结构(10)构成基片集成间隙波导(SIGW)结构，形成 PMC，实现对微带功分器的封装；
如上所述的一种新型的SIGW功率分配器，第五枝节微带线(a5)为过渡微带线，其宽度和长度会影响微带线第三枝节微带线(a3)、第四枝节微带线(a4)和第六枝节微带线(a6)的匹配；第五枝节微带线(a5)的长度为基片集成间隙波导 (SIGW)的1/4波长时，匹配最好。
如上所述的一种新型的SIGW功率分配器，调整第一直角三角形(6-1，6-2) 和第二直角三角形(6-3，6-4)的大小，可以调整功分器的匹配。
如上所述一种新型的SIGW功率分配器，为了获得所需的工作频带，需要合适地选取蘑菇状EBG结构中圆形贴片(12)和金属过孔(11)的尺寸以及蘑菇状 EBG结构的周期，使EBG结构的阻带与基片集成间隙波导(SIGW)所传播的电磁波频带相适应。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
1、解决了传统微带功分器中辐射损耗大问题；
2、解决了传统基片集成波导功分器中平面波和不易集成的问题；
3、结构稳定，易加工；
4、能实现较宽的带宽；
5、抗干扰和屏蔽性好。
附图说明
图1为本实用新型的一种新型的SIGW功率分配器的整体结构图。
图2为本实用新型的一种新型的SIGW功率分配器的中间层介质版(2)上表面印刷微带线示意图。
图3为本实用新型的一种新型的SIGW功率分配器的底层介质版(3)上表面示意图。
图4为本实用新型的一种新型的SIGW功率分配器的上介质版(1)的上表面示意图。
图5为本实用新型的一种新型的SIGW功率分配器的底层介质版(3)的下表面示意图。
图6为本实用新型的一种新型的SIGW功率分配器的回波损耗、插入损耗的性能参数图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
本实用新型一种新型的SIGW功率分配器，包括：上层介质板(1)，中间层介质板(2)，下层介质板(3)，其中：
a.上层介质板(1)的上表面印刷有第一金属层(4)；上层介质板(1)的下表面印刷有总微带线(6)；总微带线(6)是多节阻抗变换微带传输线结构，由 6段矩形微带线(a1,a2,a3,a4,a5,a6)相连而成；在第一枝节微带线(a1)与第三枝节微带线(a3)的连接处，以及第二枝节微带线(a2)与第四枝节微带线(a4)的连接处，分别切去第一直角三角形(6-1，6-2)；在第三枝节微带线(a3)、第四枝节微带线(a4)、第五枝节微带线(a5)的连接处切去等腰三角形(6-5)；在微带线(a5)和微带线(a6)的不连续连接处补上第二直角三角形(6-3， 6-4)；
b.端口8为输入端口，端口7和端口9为等幅同相输出端口；
c.下层介质板(3)的下表面印刷有第二金属层(5)，下层介质板(3)内部嵌入蘑菇状电磁带隙周期结构(10)；
d.中间层介质板(2)用于隔开上层介质板(1)和下层介质板(3),同时方便微带线布线；
e.上层介质板(1)，中间层介质板(2)，下层介质板(3)均是采用相同介电常数的介质板，且各介质板的长宽尺寸相同，但厚度不同，下层介质板最厚，中间层介质板最薄；三层介质板可通过粘接或螺丝固定在一起。
如上所述的一种新型的SIGW功率分配器，下层介质板(3)的第二金属层(5) 与蘑菇状电磁带隙周期结构(10)构成基片集成间隙波导(SIGW)结构，形成 PMC，实现对微带功分器的封装；
如上所述的一种新型的SIGW功率分配器，第五枝节微带线(a5)为过渡微带线，其宽度和长度会影响微带线第三枝节微带线(a3)、第四枝节微带线(a4)和第六枝节微带线(a6)的匹配；第五枝节微带线(a5)的长度为基片集成间隙波导 (SIGW)的1/4波长时，匹配最好。
如上所述的一种新型的SIGW功率分配器，调整第一直角三角形(6-1，6-2) 和第二直角三角形(6-3，6-4)的大小，可以调整功分器的匹配。
如上所述一种新型的SIGW功率分配器，为了获得所需的工作频带，需要合适地选取蘑菇状EBG结构中圆形贴片(12)和金属过孔(11)的尺寸以及蘑菇状 EBG结构的周期，使EBG结构的阻带与基片集成间隙波导(SIGW)所传播的电磁波频带相适应。
上面对本实用新型的较佳实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.本实用新型一种新型的SIGW功率分配器，包括：上层介质板(1)，中间层介质板(2)，下层介质板(3)，其中：
a.上层介质板(1)的上表面印刷有第一金属层(4)；上层介质板(1)的下表面印刷有总微带线(6)；总微带线(6)是多节阻抗变换微带传输线结构；在第一枝节微带线(a1)与第三枝节微带线(a3)的连接处，以及第二枝节微带线(a2)与第四枝节微带线(a4)的连接处，分别切去第一直角三角形(6-1，6-2)；在第三枝节微带线(a3)、第四枝节微带线(a4)、第五枝节微带线(a5)的连接处切去等腰三角形(6-5)；在微带线(a5)和微带线(a6)的不连续连接处补上第二直角三角形(6-3，6-4)；
b.端口8为输入端口，端口7和端口9为等幅同相输出端口；
c.下层介质板(3)的下表面印刷有第二金属层(5)，下层介质板(3)内部嵌入蘑菇状电磁带隙周期结构(10)；
d.中间层介质板(2)用于隔开上层介质板(1)和下层介质板(3),同时方便微带线布线；
e.上层介质板(1)，中间层介质板(2)，下层介质板(3)均是采用相同介电常数的介质板，且各介质板的长宽尺寸相同，但厚度不同，下层介质板最厚，中间层介质板最薄；三层介质板可通过粘接或螺丝固定在一起。
2.根据权利要求1所述的一种新型的SIGW功率分配器，其特征在于：下层介质板(3)的第二金属层(5)与蘑菇状电磁带隙周期结构(10)构成基片集成间隙波导(SIGW)结构，形成PMC，实现对微带功分器的封装；
3.根据权利要求1所述的一种新型的SIGW功率分配器，其特征在于：第五枝节微带线(a5)为过渡微带线，其宽度和长度会影响微带线第三枝节微带线(a3)、第四枝节微带线(a4)和第六枝节微带线(a6)的匹配；第五枝节微带线(a5)的长度为基片集成间隙波导(SIGW)的1/4波长时，匹配最好。
4.根据权利要求1所述的一种新型的SIGW功率分配器，其特征在于：调整第一直角三角形(6-1，6-2)和第二直角三角形(6-3，6-4)的大小，可以调整功分器的匹配。
5.根据权利要求1所述的一种新型的SIGW功率分配器，其特征在于：为了获得所需的工作频带，需要合适地选取蘑菇状EBG结构中圆形贴片(12)和金属过孔(11)的尺寸以及蘑菇状EBG结构的周期，使EBG结构的阻带与基片集成间隙波导(SIGW)所传播的电磁波频带相适应。
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