專利名稱：半?；刹▽?dǎo)六端口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于用于微波毫米波無線電接收機(jī)前端的設(shè)計中，尤其涉及工作在 9-12GHz的X波段中，特別是一種半?；刹▽?dǎo)六端口電路。
背景技術(shù)：
六端口電路在過去30年內(nèi)得到發(fā)展，起先是應(yīng)用于微波和毫米波測量以及網(wǎng)絡(luò)分 析儀。六端口電路的最常見形式是由一個功分器和三個定向耦合器所構(gòu)成的微波集成 電路模塊，它在保持寬頻帶，高精度，自動化的前提下，直接采用任意的微波網(wǎng)絡(luò)， 并用幅度測量代替相位測量，極大地降低了自動網(wǎng)絡(luò)分析儀的成本和對微波元器件加 工精度的要求。如今，六端口電路在通信領(lǐng)域的用途也越來越廣。典型的表現(xiàn)是將六 端口電路用于通信接收機(jī)。六端口電路通過直接解調(diào)得到兩路正交的中頻信號，節(jié)省 了混頻器，減小了接收機(jī)的體積，簡化整個接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，增大了帶寬。除此之外， 六端口電路還被應(yīng)用于無線電引信和雷達(dá)等多種用途。在未來，六端口技術(shù)必將擁有 更寬廣的前景。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種基于半?；刹▽?dǎo)技術(shù)的六端口電路，其工 作在9GHz到12GHz的X波段上，它具有高Q值、低損耗的特點，在介質(zhì)基片集成波 導(dǎo)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了半?；刹▽?dǎo)。這種結(jié)構(gòu)加工簡單，成本低廉，工作帶寬較寬， 且體積只有基片集成波導(dǎo)的一半，更適用于微波毫米無線電接收機(jī)前端的設(shè)計。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為 一種半?；刹▽?dǎo)六端口電路，包 括介質(zhì)板，第一長方形金屬貼片與第一、第二錐形金屬貼片連接，第二長方形金屬貼 片與第三錐形金屬貼片連接，第三長方形金屬貼片與第四錐形金屬貼片連接，所述的 第一、第二和第三長方形金屬貼片與第一、第二、第三和第四錐形金屬貼片覆于介質(zhì) 板的一面；第一、第二錐形金屬貼片的寬邊分別與第一長方形金屬貼片的一側(cè)邊沿靠 邊相接，第三錐形金屬貼片的寬邊與第二長方形金屬貼片的一側(cè)沿靠邊相接，第四錐形金屬貼片的寬邊與第三長方形金屬貼片的一側(cè)沿靠邊相接，第一、第二和第三長方 形金屬貼片的另一側(cè)通過弧形金屬貼片相連；第四、第五和第六長方形金屬貼片與第 五、第六錐形金屬貼片相連，覆于介質(zhì)板的另一面，第五、第六錐形金屬貼片的寬邊 與第四長方形金屬貼片的一側(cè)邊沿靠邊相接，第四、第五和第六長方形金屬貼片的另 一側(cè)通過弧形金屬貼片相連；金屬隔板位于介質(zhì)板的內(nèi)部正中間，該介質(zhì)板上下面的 第一和第四長方形金屬貼片、第二和第五長方形金屬貼片、第三和第六長方形金屬貼 片通過穿過介質(zhì)板的一行金屬化通孔相連，在第二長方形金屬貼片與金屬隔板之間的 金屬化通孔為小金屬化通孔，其余為大金屬化通孔；第一至第六錐形金屬貼片的窄邊 通過微帶連接為六個輸入輸出端口。 '
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點利用了矩形金屬波導(dǎo)具有高Q值、低 損耗的特點，在介質(zhì)基片的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了半?；刹▽?dǎo)。和基片集成波導(dǎo)一樣， 半?；刹▽?dǎo)釆用介質(zhì)基片上的金屬化通孔來實現(xiàn)，并通過波導(dǎo)一微帶過渡將半 模基片集成波導(dǎo)過渡到平面電路，因此有利于在微波毫米波電路設(shè)計中的集成，且加 工簡單，成本低廉，半?；刹▽?dǎo)六端口電路的體積只有基片集成波導(dǎo)六端口電 路的二分之一，更容易集成于微波毫米波組件與系統(tǒng)中。這種半模基片集成波導(dǎo)六端 口電路具有高Q值，低損耗，工作帶寬較寬.(相對帶寬接近15%)，適用于無線電接
收機(jī)前端的設(shè)計。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是本實用新型半模基片集成波導(dǎo)六端口電路的俯視圖。
圖2是本實用新型半?；刹▽?dǎo)六端口電路的仰視圖。
圖3是本實用新型半模基片集成波導(dǎo)六端口電路的平視圖。
圖4是本實用新型半?；刹▽?dǎo)六端口電路金屬化通孔示意圖。
圖5是本實用新型實施例輸入端口回波損耗Sll和S22測試結(jié)果圖。
圖6是本實用新型實施例端口隔離度S21、 S53和S46測試結(jié)果圖。
圖7是本實用新型實施例輸出端口傳輸系數(shù)S31、 S51和S32、 S52測試結(jié)果圖。
具體實施方式
結(jié)合圖l、圖2、圖3和圖4，本實用新型半?；刹▽?dǎo)六，口電路，包括介 質(zhì)板1，該介質(zhì)板1長度Ll為172.5±3mm，寬度L3為100±3mm，厚度h為lmm，介 電常數(shù)為2.2。第一長方形金屬貼片3與第一、第二錐形金屬貼片6、 7連接，第二長 方形金屬貼片4與第三錐形金屬貼片8連接，第三長方形金屬貼片5與第四錐形金屬 貼片9連接，所述的第一、第二和第三長方形金屬貼片3、 4、 5與第一、第二、第三 和第四錐形金屬貼片6、 7、 8、 9覆于介質(zhì)板1的一面；第一、第二錐形金屬貼片6、 7 的寬邊分別與第一長方形金屬貼片3的一側(cè)邊沿靠邊相接，第三錐形金屬貼片8的寬 邊與第二長方形金屬貼片4的一側(cè)沿靠邊相接，第四錐形金屬貼片9的寬邊與第三長 方形金屬貼片5的一側(cè)沿靠邊相接，第一、第二和第三長方形金屬貼片3、 4、 5的另 一側(cè)通過弧形金屬貼片相連；第一長方形金屬貼片3長度L8為34-35mm，寬度Lll 為14-14.5mm;第二、第三長方形金屬貼片4、 5的寬度L5為ll-llimm，長度L9為 50-51mm;第一至第六錐形金屬貼片6、 7、 8、 9、 13、 14的長度L6都為14±lmm, 寬邊和窄邊長度Wt和m分別為2.5-2.7mm和1.5-1.6mm。
第四、第五和第六長方形金屬貼片10、 11、 12與第五、第六錐形金屬貼片13、 14 相連，覆于介質(zhì)板l的另一面，第五、第六錐形金屬貼片13、 14的寬邊與第四長方形 金屬貼片IO的一側(cè)邊沿靠邊相接，第四、第五和第六長方形金屬貼片10、 11、 12的 另一側(cè)通過弧形金屬貼片相連。第一、第二、第五和第六錐形金屬貼片6、 7、 13、 14 的窄邊通過微帶連接的輸出端口處的弧形微帶貼片彎角半徑R1和R2分別為10±lmm 和2i0.3mm;第五、第六長方形金屬貼片11、 12的長度U2為65.5-67mm，寬度為 11-11.5mm。金屬隔板2位于介質(zhì)板1的內(nèi)部正中間，該金屬隔板2尺寸L2為51-52mm， L4為81-82mm， L7為15-17mm， L10為19-21mm。該介質(zhì)板1上下面的第一和第四 長方形金屬貼片3、 10，第二和第五長方形金屬貼片4、 12，第三和第六長方形金屬貼 片5、 11通過穿過介質(zhì)板1的一行金屬化通孔相連，在第二長方形金屬貼片4與金屬 隔板2之間的金屬化通孔為小金屬化通孔，其余為大金屬化通孔。大金屬化通孔到第 一至第三長方形金屬貼片3、 4、 5遠(yuǎn)邊距離We為7.2-7.5mm，直徑d為2mm，孔間距 S為3.5-3.7mm;小金屬化通孔到第二長方形金屬貼片4遠(yuǎn)邊距離W^為6.3-6.4mm，直徑d^為l-1.2mm，孔間距Svia為2.5-2.6mm，第一長方形金屬貼片3中兩金屬通孔 之間的距離Wa為27-28mm。第一至第六錐形金屬貼片6、 7、 8、 9、 13、 14的窄邊通 過微帶連接為六個輸入輸出端口。
上述結(jié)構(gòu)的基片集成波導(dǎo)六端口電路就是由兩個半模基片集成波導(dǎo)￡面功分器， 兩個半?；刹▽?dǎo)3dB定向耦合器及移相器組成，包括雙面覆有金屬貼片的介質(zhì) 基片、6個波導(dǎo)一微帶過渡部分，以及位于介質(zhì)中的一塊金屬隔板，上下金屬貼片通過 設(shè)在介質(zhì)基片上的若干金屬化通孔相連，6個波導(dǎo)—微帶過渡端為連接在上下金屬貼片 輸入輸出端口的六個錐形金屬片。
實施例結(jié)合圖l、圖2、圖3和圖4，以工作頻段在9-12GHz的半?；刹?導(dǎo)六端口電路為例，詳細(xì)說明本實用新型結(jié)構(gòu)的具體實施方式
。
厚度h為lmm的介質(zhì)板1正中插入一塊金屬隔板2,金屬隔板2由一塊長80.5mm 寬51.6mm和一塊長8L6mm寬20mm的矩形金屬貼片組成。介質(zhì)板1的長度為 172.5mm，寬度為100mm。介質(zhì)板1的一面為金屬貼片，它由第一、第二和第三長方 形金屬貼片3、 4和5，第一至第四錐形金屬貼片6、 7、 8、 9，及四條金屬微帶組成， 第一長方形金屬貼片3的長度為34.5mm，寬度為14.4mm。第二和第三長方形金屬貼 片4和5的長度為50.5mm，寬度為11.2mm。第一至第四錐形貼片的尺寸都相同，其 窄邊和寬邊分別為1.5mm和2.6mm，長度為14mm。第一、第二、第三長方形金屬貼 片3、 4、 5通過兩條彎角半徑為12.5mm的弧形貼片相連。介質(zhì)板1的另一面覆有第四、 第五、第六長方形金屬貼片IO、 11、 12和第五、第六錐形金屬貼片13、 14以及兩條 金屬導(dǎo)帶，其中第四長方形金屬貼片10的尺寸與第一長方形金屬貼片3相同，第五、 第六錐形貼片13、 14的尺寸與第一至第四錐形貼片6、 7、 8、 9相同，第五和第六長 方形金屬貼片11和12的長度為66.5mm，寬度為11.2mm。位于介質(zhì)板1兩側(cè)的第一、 第二、第三長方形金屬貼片3、 4、 5和第四、第五、第六長方形金屬貼片IO、 11、 12 通過金屬化通孔相連，在第二長方形金屬貼片4與金屬隔板2之間的金屬化通孔為小 金屬化通孔，其余為大金屬化通孔。大金屬孔中心到金屬貼片遠(yuǎn)邊距離為7.2mm，直 徑為2mm，孔間距為3.5mm，在第二長方形金屬貼片4區(qū)域內(nèi)，與小金屬孔層疊部分 的大金屬孔高度為0.5mm，其余部分大金屬孔高度均為lmm;小金屬孔中心到金屬貼片遠(yuǎn)邊距離為6.3mm，小金屬孔的高度均為0.5mm，直徑為L3mm，孔間距為2.35mm。 在第一長方形金屬貼片3區(qū)域內(nèi)的金屬孔沿其中心軸排列成一行，中間有一段長度為 27.4mm的耦合區(qū)，在第二和第三長方形金屬貼片4和5區(qū)域內(nèi)的金屬孔沿其一側(cè)線性 排列。
信號從輸入端口 1和輸入端口 2輸入，在半?；刹▽?dǎo)中通過正中間的金屬 隔板分為四路信號，通過兩個層疊放置的半?；刹▽?dǎo)定向耦合器后分別從上下 兩個四個輸出端輸出。選用的介質(zhì)介電常數(shù)為2.2，結(jié)果表明在9.6GHz-llGHz頻段內(nèi)， Sll和S22至少低于-15dB，端口隔離度S21、 S53和S46至少低于-2pdB，各個輸出端 口的傳輸系數(shù)幅度都接近-8dB,輸出相位滿足端口 3與端口 5，以及端口4與端口6 具有90。的相位差的要求，整個器件的相對帶寬接近15%，如圖5至圖7。
權(quán)利要求1、一種半?；刹▽?dǎo)六端口電路，包括介質(zhì)板[1]，其特征在于第一長方形金屬貼片[3]與第一、第二錐形金屬貼片[6、7]連接，第二長方形金屬貼片[4]與第三錐形金屬貼片[8]連接，第三長方形金屬貼片[5]與第四錐形金屬貼片[9]連接，所述的第一、第二和第三長方形金屬貼片[3、4、5]與第一、第二、第三和第四錐形金屬貼片[6、7、8、9]覆于介質(zhì)板[1]的一面；第一、第二錐形金屬貼片[6、7]的寬邊分別與第一長方形金屬貼片[3]的一側(cè)邊沿靠邊相接，第三錐形金屬貼片[8]的寬邊與第二長方形金屬貼片[4]的一側(cè)沿靠邊相接，第四錐形金屬貼片[9]的寬邊與第三長方形金屬貼片[5]的一側(cè)沿靠邊相接，第一、第二和第三長方形金屬貼片[3、4、5]的另一側(cè)通過弧形金屬貼片相連；第四、第五和第六長方形金屬貼片[10、11、12]與第五、第六錐形金屬貼片[13、14]相連，覆于介質(zhì)板[1]的另一面，第五、第六錐形金屬貼片[13、14]的寬邊與第四長方形金屬貼片[10]的一側(cè)邊沿靠邊相接，第四、第五和第六長方形金屬貼片[10、11、12]的另一側(cè)通過弧形金屬貼片相連；金屬隔板[2]位于介質(zhì)板[1]的內(nèi)部正中間，該介質(zhì)板[1]上下面的第一和第四長方形金屬貼片[3、10]、第二和第五長方形金屬貼片[4、12]、第三和第六長方形金屬貼片[5、11]通過穿過介質(zhì)板[1]的一行金屬化通孔相連，在第二長方形金屬貼片[4]與金屬隔板[2]之間的金屬化通孔為小金屬化通孔，其余為大金屬化通孔；第一至第六錐形金屬貼片[6、7、8、9、13、14]的窄邊通過微帶連接為六個輸入輸出端口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半?；刹▽?dǎo)六端口電路，其特征在于介質(zhì)板[l] 長度Ll為172.5±3mm，寬度L3為100±3mm，厚度h為lmm，介電常數(shù)為2.2;金屬 隔板[2]尺寸L2為51-52mm， L4為81-82mm， L7為15-17mm， L10為19-21mm;第 一長方形金屬貼片[3]長度L8為34-35mm，寬度Lll為14-14.5mm;第二、第三長方 形金屬貼片[4、 5]的寬度L5為11-11.5mm，長度L9為50-51mm;第一至第六錐形金 屬貼片[6、 7、 8、 9、 13、 14]的長度L6都為14±lmm，寬邊和窄邊長度Wt和m分別 為2.5-2.7mm禾卩1.5-1.6mm;大金屬化通孔到第一至第三長方形金屬貼片[3、 4、 5]遠(yuǎn)邊 距離We為7.2-7.5mm，直徑d為2mm，孔間距S為3.5-3.7mm;小金屬化通孔到第二 長方形金屬貼片[4]遠(yuǎn)邊距離W，為6.3-6.4mm，直徑dvia為l-l,2mm，孔間距S，為 2.5-2.6mm，第一長方形金屬貼片[3]中兩金屬通孔之間的距離Wa為27-28mm;第一、 第二、第五和第六錐形金屬貼片[6、 7、 13、 14]的窄邊通過微帶連接的輸出端口處的弧 形微帶貼片彎角半徑Rl和R2分別為10士lmm和2±0.3mm;第五、第六長方形金屬貼 片[ll、 12]的長度L12為65.5-67mm，寬度為11-11.5mm。
專利摘要本實用新型公開了一種半?；刹▽?dǎo)六端口電路。該電路由兩個半?；刹▽?dǎo)E面功分器，兩個半模基片集成波導(dǎo)3dB定向耦合器及移相器組成，包括雙面覆有金屬貼片的介質(zhì)基片、六個波導(dǎo)—微帶過渡部分，以及位于介質(zhì)中的一塊金屬隔板，上下金屬貼片通過設(shè)在介質(zhì)基片上的若干金屬化通孔相連，六個波導(dǎo)—微帶過渡端為連接在上下金屬貼片輸入輸出端口的六個錐形金屬片。本實用新型半模基片集成波導(dǎo)六端口電路的體積只有基片集成波導(dǎo)六端口電路的二分之一，更容易集成于微波毫米波組件與系統(tǒng)中。且本器件結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低廉，在性能上具有高Q值、低損耗的特點，工作帶寬也較寬，具有較強(qiáng)的實用性能。
文檔編號H01P5/12GK201226370SQ20082003984
公開日2009年4月22日 申請日期2008年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者丁大志, 唐萬春, 光 徐, 林葉嵩, 溫中會, 王丹陽, 王曉科, 許小衛(wèi), 陳如山 申請人:南京理工大學(xué)