一種基于有限厚度mdm結構的t型功分器及分頻器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于有限厚度MDM(金屬-介質(zhì)-金屬)結構的T型功分器和分頻器。它是一段有限厚度MDM結構輸入段通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段連接兩條有限厚度MDM結構輸出段。有限厚度MDM結構包括厚度有限(一般為亞波長厚度)的內(nèi)壁刻有凹槽的上金屬平板及下金屬平板和設置在上金屬平板與下金屬平板之間的介質(zhì)。采用本發(fā)明技術方案的功分器和分頻器橫向電尺寸較?。梢孕〉揭粋€波長),輻射損耗較小,并能提高器件性能。
【專利說明】—種基于有限厚度MDM結構的T型功分器及分頻器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種T型功分器及分頻器,具體涉及一種基于有限厚度MDM(金屬-介質(zhì)-金屬)結構的T型功分器及分頻器,屬于微波毫米波及太赫茲波段電路、通信、傳感器等領域。
【背景技術】
[0002]功率分配器被廣泛地應用在電路和陣列天線的設計中。特別是在微波毫米波陣列天線的設計中,功率分配器的指標直接影響到陣列天線的性能。在選定天線單元以后,功率分配器的工作帶寬、插損和功分比決定了陣列天線的工作帶寬、增益和方向圖形狀。分頻器在通信領域也有很多重要應用。 申請人:在專利“一種彎曲的雙向表面波分波器”(專利號:201110168913.0)中提出了一種基于梯形凹槽陣列結構的雙向彎曲表面波分波器,具有較小的彎曲損耗,能夠減小分波器的橫向電尺寸,但其橫向電尺寸仍然較大,大約為六個波長。
[0003]基于有限厚度MDM (金屬-介質(zhì)-金屬)結構的T型功分器和分頻器的優(yōu)勢在于,其金屬厚度較大(亞波長厚度),而且金屬內(nèi)壁刻有金屬凹槽,從而增大了其等效介電常數(shù),能夠減小輻射損耗,提高了器件的Q值,而且能夠?qū)崿F(xiàn)更小的橫向電尺寸,可以做到一個波長,有利于器件的集成。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術存在的不足,本發(fā)明目的是提供一種具有較低輻射損耗的基于有限厚度MDM結構的T型功分器和分頻器。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn):
一種基于有限厚度MDM結構的T型功分器包括一段有限厚度MDM結構輸入段通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段連接兩條有限厚度MDM結構輸出段;所述有限厚度MDM結構包括內(nèi)壁刻有凹槽的上金屬光柵平板及下金屬光柵平板和設置在上金屬光柵平板與下金屬光柵平板之間的介質(zhì);所述有限厚度為亞波長厚度。所述有限厚度MDM結構合路段中上部分有限厚度MDM結構的介質(zhì)的厚度和下部分有限厚度MDM結構介質(zhì)的厚度可調(diào),二者相同則實現(xiàn)等比功分器,不相同則實現(xiàn)不等比功分器。兩條輸出段中的介質(zhì)厚度分別與所述結構段中上下部分的介質(zhì)厚度相同。其兩條輸出段后面可以再接T型功分器,從而實現(xiàn)更多路的功分器。
[0006]一種基于有限厚度MDM結構的T型分頻器,其特征在于:包括一段有限厚度MDM結構輸入段通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段連接兩條有限厚度MDM結構輸出段;所述有限厚度MDM結構包括內(nèi)壁刻有凹槽的上金屬光柵平板及下金屬光柵平板和設置在上金屬光柵平板與下金屬光柵平板之間的介質(zhì);所述有限厚度為亞波長厚度。
[0007]本發(fā)明與已有技術相比較,具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點: 本發(fā)明首次實現(xiàn)了由有限厚度MDM結構所構成的T型分束器和分頻器;采用本發(fā)明技術方案的功分器和分頻器橫向電尺寸較小,輻射損耗較小,提高了器件性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(fā)明;
圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的有限厚度MDM結構示意圖(圖中凹槽深度h、凹槽寬度W、凹槽周期性P和介質(zhì)層厚度g);
圖3是具有不同介質(zhì)厚度g的有限厚度MDM結構色散特性示意圖;
圖4是具有不同凹槽深度h的有限厚度MDM結構色散特性示意圖;
圖中:上金屬光柵平板11,介質(zhì)13,下金屬光柵平板12,凹槽14。
【具體實施方式】
[0010]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解,下面結合附圖和優(yōu)選實施例,進一步闡述本發(fā)明。
[0011]實施例一:
參見圖1和圖2,本發(fā)明基于有限厚度MDM結構的T型功分器,其特征在于,包括一段有限厚度MDM結構輸入段(2)通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段(3)連接兩條有限厚度MDM結構輸出段(4和5);所述有限厚度MDM結構包括內(nèi)壁刻有凹槽(14)的上金屬光柵平板(11)及下金屬光柵平板(12 )和設置在上金屬光柵平板(11)與下金屬光柵平板
[12]之間的介質(zhì)(13);所述有限厚度為亞波長厚度。
[0012]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同,特別之處是:所述有限厚度MDM結構合路段(3)中上部分有限厚度MDM結構的介質(zhì)(31)的厚度和下部分有限厚度MDM結構介質(zhì)(32)的厚度可調(diào),二者相同則實現(xiàn)等比功分器,或者二者不相同則實現(xiàn)不等比功分器;兩條輸出段(4、5)中的介質(zhì)厚度分別與所述結構段(3)中上下部分的介質(zhì)厚度相同;兩條輸出段(4、5)后面可再接T型功分器,從而實現(xiàn)更多路的功分器。
[0013]實施例三:本發(fā)明基于有限厚度MDM結構的T型分頻器,其特征在于:包括一段有限厚度MDM結構輸入段(2)通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段(3)連接兩條有限厚度MDM結構輸出段(4、5);所述有限厚度MDM結構包括內(nèi)壁刻有凹槽(14)的上金屬光柵平板(11)及下金屬光柵平板(12)和設置在上金屬光柵平板(11)與下金屬光柵平板
(12)之間的介質(zhì)(13);所述有限厚度為亞波長厚度;兩條輸出段的凹槽深度不同,從而使不同頻率的電磁波在MDM結構中的束縛程度不同,因而實現(xiàn)分頻的功能
實施例四:
參見圖1-圖4,本實施例包括一段有限厚度MDM結構輸入段通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段連接兩條有限厚度MDM結構輸出段。所述合路結構段中上部分有限厚度MDM結構的介質(zhì)的厚度和下部分有限厚度MDM結構介質(zhì)的厚度可調(diào),二者相同則實現(xiàn)等比功分器,不相同則實現(xiàn)不等比功分器。兩條輸出段中的介質(zhì)厚度分別與所述結構段中上下部分的介質(zhì)厚度相同。其兩條輸出段的凹槽深度不同,從而使不同頻率的電磁波在MDM結構中的束縛程度不同,能夠進一步實現(xiàn)分頻的功能。[0014]本發(fā)明的原理是,當提高有限厚度MDM結構中上金屬光柵平板11與下金屬光柵平板12的金屬厚度,并且在內(nèi)壁加工凹槽14時,其等效的介電常數(shù)提高,減小了與底層介質(zhì)板介電常數(shù)的失配,從而減小了輻射損耗,提高了其Q值。實現(xiàn)分束的原理比較簡單,實現(xiàn)分頻的原理在于兩個輸出端分支的凹槽參數(shù)不同,因而其色散特性曲線不同(凹槽深的MDM結構的色散曲線的漸進頻率較高),能夠支持不同頻率的表面波傳播,且相同頻率的表面波在不同分支上的束縛程度不同,從而實現(xiàn)分頻的功能。
[0015]本發(fā)明中有限厚度MDM結構根據(jù)工作頻段或者金屬厚度的不同,可采用不同加工工藝加以實現(xiàn),例如PCB工藝、線切割加工或者光刻等。
[0016]本發(fā)明中,首先通過電磁仿真工具來分析有限厚度MDM結構的色散特性,求出其等效介電常數(shù),通過控制同一上金屬光柵平板11和下金屬光柵平板12中凹槽14的深度、寬度或周期來調(diào)整其等效介電常數(shù),從而實現(xiàn)與底層介電常數(shù)的匹配。
[0017]金屬光柵平板的材質(zhì)對系統(tǒng)的功能影響很小,如選擇線切割加工技術,一般可選擇價格較便宜的金屬,如鋁材或不銹鋼等。
[0018]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解,本發(fā)明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下,本發(fā)明還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種基于有限厚度MDM結構的T型功分器,其特征在于:包括一段有限厚度MDM結構輸入段(2)通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段(3)連接兩條有限厚度MDM結構輸出段(4和5);所述有限厚度MDM結構包括內(nèi)壁刻有凹槽(14)的上金屬光柵平板(11)及下金屬光柵平板(12)和設置在上金屬光柵平板(11)與下金屬光柵平板(12)之間的介質(zhì)(13);所述有限厚度為亞波長厚度。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于有限厚度MDM結構的T型功分器,其特征在于:所述有限厚度MDM結構合路段(3)中上部分有限厚度MDM結構的介質(zhì)(31)的厚度和下部分有限厚度MDM結構介質(zhì)(32)的厚度可調(diào),二者相同則實現(xiàn)等比功分器,或者二者不相同則實現(xiàn)不等比功分器;兩條輸出段(4、5)中的介質(zhì)厚度分別與所述結構段(3)中上下部分的介質(zhì)厚度相問。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于有限厚度MDM結構的T型功分器,其特征在于:兩條輸出段(4、5)后面可再接T型功分器,從而實現(xiàn)更多路的功分器。
4.一種基于有限厚度MDM結構的T型分頻器,其特征在于:包括一段有限厚度MDM結構輸入段(2)通過與輸入段垂直的一有限厚度MDM結構合路段(3)連接兩條有限厚度MDM結構輸出段(4、5);所述有限厚度MDM結構包括內(nèi)壁刻有凹槽(14)的上金屬光柵平板(11)及下金屬光柵平板(12 )和設置在上金屬光柵平板(11)與下金屬光柵平板(12 )之間的介質(zhì)(13);所述有限厚度為亞波長厚度;兩條輸出段的凹槽深度不同,從而使不同頻率的電磁波在MDM結構中的束縛程度不同,因而實現(xiàn)分頻的功能。
【文檔編號】H01P5/20GK103594771SQ201310569772
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】周永金 申請人:上海大學