專利名稱：：孔縫陣列速度補償方法及孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及微波
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地講是一種孔縫陣列速度補償方法及孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)。
背景技術(shù)：
：共面波導(dǎo)具有易于串并聯(lián)、低輻射、低色散以及便于集成等優(yōu)點，所以廣泛應(yīng)用于單片微波集成電路中。但由于共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包含兩條作為傳輸路徑的縫隙，當(dāng)共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)彎曲時，就會出現(xiàn)兩條縫隙長度不等的情況，故電磁波通過兩條縫隙之后會出現(xiàn)相位差，在時間上表現(xiàn)為兩條縫隙中的信號不再同步，從而出現(xiàn)較大的電磁波反射、輻射、信號的色散、展寬等現(xiàn)象，不利于能量的傳輸，信號的完整性也受到破壞。常用的不連續(xù)共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有彎曲結(jié)構(gòu)、T型結(jié)構(gòu)、階梯結(jié)構(gòu)等。電磁波在這些結(jié)構(gòu)中傳輸都會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，所以如何對這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)成為科研工作者爭相研究的問題。在研究過程中，有人提出了在彎曲處的兩端架設(shè)空氣橋的方法，該方法在微波電路設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。其原理是分別在不連續(xù)結(jié)構(gòu)的兩端用空氣橋把共面波導(dǎo)的兩個地板連接起來使得電磁波相位相同，信號同步。但由于所架設(shè)的空氣橋與共面波導(dǎo)不在同一平面，所以在制作工藝上增加了架設(shè)空氣橋的工序，成本也有所增加，并且從集成的角度來說體積的增加導(dǎo)致集成度有所下降。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種孔縫陣列速度補償方法及孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)。該孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)的功能是通過在傳統(tǒng)彎曲共面波導(dǎo)較長縫隙所在的介質(zhì)襯底上開孔來降低其等效介電常數(shù)，從而加快較長縫隙中電磁波的傳播速度，利用兩條縫隙中電波的速度差補償空間路程差，使得兩條縫隙中的電磁波在經(jīng)過彎曲處后同相，時間上表現(xiàn)為信號同步輸出，從而避免因兩條縫隙中的電磁波和信號不能同相和不能同步輸出所引起的反射、輻射、色散、展寬等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下1.提供孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)形式包括1)連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙介質(zhì)制作成連續(xù)矩形孔縫結(jié)構(gòu)。2)周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙介質(zhì)制作成周期矩形孔縫結(jié)構(gòu)。3)周期圓形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙介質(zhì)制作成周期圓形孔縫結(jié)構(gòu)。4)孔縫陣列速度補償類的各種變形非對稱共面波導(dǎo)彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙上的孔縫陣列結(jié)構(gòu)與上述l)、2)、3)中所描述孔縫陣列結(jié)構(gòu)相同，但共面波導(dǎo)的彎曲部分呈各種形狀。(如由9(T直角彎曲變?yōu)?0°弧線形彎曲等等)。2.彎曲共面波導(dǎo)的孔縫陣列速度補償方法，包括以下步驟；1)選擇用于共面波導(dǎo)速度補償?shù)目卓p陣列結(jié)構(gòu)。2)把不連續(xù)共面波導(dǎo)上路徑較長的縫隙設(shè)置為孔縫結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果；按照實際需求來設(shè)計共面波導(dǎo)的孔縫陣列結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的提出就是為了解決上述不連續(xù)共面波導(dǎo)路程差的問題，其原理是通過把彎曲共面波導(dǎo)的較長路徑縫隙上的介質(zhì)制作成孔縫陣列結(jié)構(gòu)，這樣可以降低該路徑上的等效介電常數(shù)，從而加快外側(cè)縫隙電磁波的傳播速度，使經(jīng)過彎曲結(jié)構(gòu)之后兩條路徑上的相位相同，信號在時間上保持同步。實驗和軟件仿真結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)可以有效加快彎曲共面波導(dǎo)較長縫隙中電磁波的傳播速度，使兩條縫隙輸出電磁波同相、信號同步，并且改變其結(jié)構(gòu)參數(shù)，達(dá)到不同的補償效果。又由于該結(jié)構(gòu)是直接在共面波導(dǎo)的外側(cè)縫隙處做穿孔處理，所以該方法相對于空氣橋的方法不僅可以減少制作工序，降低制造成本，而且也不會增加原電路的體積，有利于電路的集成化和小型化，可用于各種電子設(shè)備的微波電路和微波集成電路中，也適合用于卬刷電路技術(shù)的大批量生產(chǎn)。圖1、2為連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。圖3、4為周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。圖5、6為周期圓形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。圖7為連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)與傳統(tǒng)彎曲共面波導(dǎo)的輸出電壓的時域波形比較圖。圖8為周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)與傳統(tǒng)彎曲共面波導(dǎo)的輸出電壓的時域波形比較圖。圖9為連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)共面波導(dǎo)的Sn幅值比較圖;圖IO為連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)共面波導(dǎo)的^幅值比較圖ll為周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)共面波導(dǎo)的《,幅值比較圖；圖12為周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)共面波導(dǎo)的^幅值比較圖；圖13用于速度補償?shù)目卓p陣列結(jié)構(gòu)的連續(xù)矩形孔；圖14用于速度補償?shù)目卓p陣列結(jié)構(gòu)的周期矩形孔；圖15用于速度補償?shù)目卓p陣列結(jié)構(gòu)的周期圓孔。具體實施方式實施例l:如圖l、2所不，連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)。采用表一中的連續(xù)矩形孔做補償結(jié)構(gòu)，便可形成連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)。圖1、2給出了連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，通過改變其結(jié)構(gòu)參數(shù)可以得到不同的矩形孔縫結(jié)構(gòu)。為了證明連續(xù)矩形孔縫確實對電磁波傳播速度有所改變，我們用時域有限差分(FDTD)方法仿真該結(jié)構(gòu)，分別輸出經(jīng)過彎曲結(jié)構(gòu)之后的兩條縫隙的時域波形，如圖7所示。具體結(jié)構(gòu)設(shè)置如下丄=5.225ram，s=0.975mm，d=0.lmm，wc=0.25mm，wg=lmm，ws=0.l咖，/=0.625咖，^=12.9，ZC=50Q。其中，Zc是共面波導(dǎo)的特性阻抗。從圖中可以看出，電磁波經(jīng)過傳統(tǒng)彎曲共面波導(dǎo)后不能保持同歩，而經(jīng)過連續(xù)矩形孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)之后重合了，說明該孔縫結(jié)構(gòu)確實可以起到加快電磁波傳輸?shù)淖饔?。實施?:如圖3、4所示，周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)。采用表一中的周期矩形孔做補償結(jié)構(gòu)，便可形成周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)。圖3、4給出了周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。通過改變其結(jié)構(gòu)參數(shù)可以得到不同的周期矩形孔縫結(jié)構(gòu)。為了證明周期矩形孔縫確實對電磁波傳播速度有所改變，我們用時域有限差分(FDTD)方法仿真該結(jié)構(gòu)，分別輸出經(jīng)過彎曲結(jié)構(gòu)之后的兩條縫隙的時域波形如圖8所示。具體結(jié)構(gòu)設(shè)置如下Z=5.225mm，s=1.45mm,d=0.1mm，戶0.1mm，vvc=0.25mm，wg=imm，Ws=0.1mm，f=0.625mm，^=12.9，^=50Q。其中，Z。是共面波導(dǎo)的特性阻抗。從圖中可以看出，電磁場在經(jīng)過傳統(tǒng)彎曲共面波導(dǎo)后不能保持同步，而經(jīng)過周期矩形孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)之后重合/，說明該孔縫結(jié)構(gòu)確實可以起到加快電磁波傳輸?shù)淖饔谩嵤├?:如圖5、6所示，周期圓形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)。采用表一中的周期圓孔做補償結(jié)構(gòu)，便可形成周期圓形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)。數(shù)值計算結(jié)果用HFSS仿真軟件分別對圖1、2所示孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計算，得到一些數(shù)值計算結(jié)果。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)置如實施例1、2。圖9、10分別給出了連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)的Su、521參數(shù)的幅值隨頻率的變化關(guān)系；圖ll、12分別給出了周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)的Sn、521參數(shù)的幅值隨頻率的變化關(guān)系。由圖9-12可知兩種孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)與傳統(tǒng)的彎曲共面波導(dǎo)相比，雖然所得S參數(shù)存在由于阻抗的微小失配所引起的震蕩，但從平均值的角度來看，反射系數(shù)&減小了，傳輸系數(shù)521增大了，說明使用孔縫陣列結(jié)構(gòu)可以改善不連續(xù)共面波導(dǎo)的傳輸性能。表1用于速度補償?shù)目卓p陣列結(jié)構(gòu)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)，其特征在于孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)形式包括-1)連續(xù)矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)，彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙介質(zhì)制作成連續(xù)矩形孔縫結(jié)構(gòu)；2)周期矩形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)，彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙介質(zhì)制作成周期矩形孔縫結(jié)構(gòu)；3)周期圓形孔縫陣列速度補償型彎曲共面波導(dǎo)，彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙介質(zhì)制作成周期圓形孔縫結(jié)構(gòu)；4)孔縫陣列速度補償類的各種變形非對稱共面波導(dǎo)彎曲共面波導(dǎo)的內(nèi)側(cè)縫隙結(jié)構(gòu)不變，外側(cè)縫隙上的孔縫陣列結(jié)構(gòu)與上述l)、2)、3)中所描述孔縫陣列結(jié)構(gòu)相同，但共面波導(dǎo)的彎曲部分呈各種形狀。2.如權(quán)利要求l所述的補償型彎曲共面波導(dǎo)，其特征在于共面波導(dǎo)的彎曲部分呈90°直角形狀或呈90?；〗切螤?。3.—種彎曲共面波導(dǎo)的孔縫陣列速度補償方法，其特征在于該方法包括以下步驟；1)選擇用于非對稱結(jié)構(gòu)共面波導(dǎo)速度補償?shù)目卓p陣列結(jié)構(gòu)；2)把不連續(xù)共面波導(dǎo)上路徑較長的縫隙設(shè)置為孔縫結(jié)構(gòu)。全文摘要本發(fā)明的目的就是提供一種孔縫陣列速度補償方法及孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)。該孔縫陣列彎曲共面波導(dǎo)的功能是通過在傳統(tǒng)彎曲共面波導(dǎo)較長縫隙所在的介質(zhì)襯底上開孔來降低其等效介電常數(shù)，從而加快較長縫隙中電磁波的傳播速度，利用兩條縫隙中電波的速度差補償空間路程差，使得兩條縫隙中的電磁波在經(jīng)過彎曲處后同相，信號同步輸出。該方法不僅可以減少制作工序，降低制造成本，而且也不會增加原電路的體積，有利于電路的集成化和小型化，可用于各種電子設(shè)備的微波電路和微波集成電路中，也適合用于印刷電路技術(shù)的大批量生產(chǎn)。文檔編號H01P3/00GK101145627SQ20071012248公開日2008年3月19日申請日期2007年9月26日優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日發(fā)明者卉張,王均宏申請人:北京交通大學(xué)