[发明专利]基于基片集成波导的微波延迟线

说明书

技术领域

本发明涉及微波延迟线领域，尤其涉及一种基于基片集成波导的微波延迟线。

背景技术

在相控阵雷达方面，为提高抗干扰能力、分辨力以及多目标雷达成像的能力，都要求瞬时信号有大的带宽，而传统相控阵雷达的天线阵列孔径效应和孔径渡越时间限制了雷达信号的瞬时带宽，使其无法满足宽带通信和雷达技术的应用。为此，应在天线阵列单元或各子阵级别上采用实时延迟线，取代传统相控阵雷达中的移相器。传统的延迟线是由波导或同轴电缆实现的，对于一个口径20米的大型相控阵天线，在扫描角为60°时，用于抵消孔径时间的TTD的延迟线长度约为17米，如此长的波导或同轴电缆，不但会增加损耗而且工程实现也很困难。随着科技的发展，集成化、小型化电路成为微波系统中的首要标准，因此传统的延迟线逐渐被基于LTCC的多层微带延迟线所取代，如文献1(Y.Yao,X.Zhang,J.Hu,et al.Ka-band 3D meander stripline delay line using LTCC[J].2012 IEEE International Workshop on Electromagnetics Applications and Student Innovation,2012,pp.1～4.)，与基于电磁带隙等谐振结构的延迟线相比，开关线型的延迟线原理简单，对电路工艺要求也比较低。

开关线式延迟线的工作原理与开关移相器完全一样，都是利用开关选取不同的路线来达到移相或延迟的目的，只是开关移相器的开关路线相位差较小，不超过360°，而延迟线的开关路线一般较长，多为工作波长的整数倍。一般的延时单元由两个单刀双掷开关、延迟线和一段微带线组成，通过开关选通延迟线或该段短微带线，实现延时差。因此本专利同样适用于微波移相器。

应用基片集成波导即SIW(Substrate Integrated Waveguide)这类成熟的设计平台来实现的平面结构，融合了矩形波导和微带线的优点，具有体积小、重量轻、相对带宽较宽的优点，同时可承受较高的功率门限，Q值也比较高，理论和实验均表明这类平面结构具有非常突出的优点，因此可在微波毫米波电路、混合集成电路(HMIC)以及毫米波单片集成电路(MMIC)中得到很好的应用。如文献2(“Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form”,IEEE Microwave and Wireless Comp.Lett.,Vol.11,No.2,2001,pp.68-70)和文献3(“A Planar Magic-T Using Substrate Integrated Circuits Concept,”IEEE Microwave and Wireless Comp.Lett.,Vol.18,No.6,2008,pp386-388)，都比较详细地介绍了采用基片集成波导这类新技术来设计的新型微波毫米波平面无源电路。但是，对于多层基片集成波导，特别是接近20来层的电路，目前在业内尚属空白。一般而言，利用传输线作为延迟结构往往需要很大尺寸的传输线，如利用PCB多层板工艺来实现会使得电路尺寸很大，利用带状线来实现则会使得线间耦合严重，层间互连的不连续性也会造成匹配变差，驻波较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于基片集成波导的微波延迟线。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于基片集成波导的微波延迟线，包括多个延迟单元，每个延迟单元由基态和延迟态组成，基态和延迟态为两段长度不同的多层基片集成波导传输线，每层基片集成波导传输线包括上层金属面、中间介质板和下层金属面，中间介质板位于上层金属面和下层金属面之间，上层金属面和下层金属面之间设置两排金属柱线列；多层基片集成波导传输线之间相互耦合；所述的基态和延迟态通过开关元件进行切换，多个延迟单元的开关元件之间通过微带线连接，且微带线作为微波延迟线的输入和输出传输线。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明的基片集成波导延迟线，带宽可以从5％到15％以上，满足工程需求；(2)本发明可以解决基片集成波导功分器的隔离问题，降低电路之间的电磁干扰；(3)本发明可以解决传统微带线形式电路的功率容量问题；(4)本发明电路指标相对稳定，满足特定条件下的需求；(5)本发明结构设计简单易行，可以采用常规的LTCC制作工艺，或者多层印制板工艺，具有成本优势；(6)本发明设计简单，对基片材料几乎没有特殊要求，可以采用所有的微波基板，具有广泛的通用性。

附图说明