[发明专利]一种基于膜片加载技术的波导模式抑制器

说明书

技术领域

本发明属于微波毫米波通信及电子设备与器件设计领域，具体涉及一种基于膜片加载技术的波导模式抑制器。

背景技术

随着微波毫米波通信及高频电子设备与器件设计的飞速发展，电磁环境日益复杂，因此在高频高性能通信系统和电子设备与器件的研发过程中，电磁干扰与电磁屏蔽相关的性能要求越来越高。另一方面，高频化、高速化、数字化、小型化、集成化让平面型电子电路及器件的设计方案大受青睐，然而，工作频段较高双频、多频、宽频带工作的平面型微波毫米波电路及器件，在正常工作时不可避免的在周围空间产生相应的电磁场分布，不同频段、不同回路的电磁波之间的电磁耦合影响器件、电路甚至整个设备、系统的性能降级甚至损坏。解决该问题的一个行之有效的措施就是电磁屏蔽，将不同功能的平面电路放置在屏蔽接地良好的屏蔽体内，不仅满足电路设备封装及机械稳定性的要求，也在很大程度上减少由于电磁干扰带来性能降级的可能性。

然而又一重要问题随之出现，即屏蔽腔体内的波导模式与平面电路中的传输线模式的电磁干扰问题。当微波毫米波电路及器件被放置于屏蔽腔体内并工作时，平面电路中的电磁场分布一般为传输线模式(工作模式)，对于开放结构的高频传输线，正常工作时总会有部分电磁波泄漏到周围空间中；屏蔽体一般为金属腔体结构(也有部分为磁性材料屏蔽体)，满足一定条件时即有可能在其内部激励起波导模式(干扰模式)。在一般的较低工作频段且波导模式场强较小或可忽略时，电路及器件的正常工作状态可以维持，但在较高频段、波导模式场强较大、模式互耦较强时，前述的正常状态就极有可能被破坏，一些高频高阶波导模会带来一些意想不到的扰动、甚至给整个电路或设备带来危害，因此研制具有波导模式抑制功能的屏蔽体是当务之急。此外，波导模式抑制器的设计还有如下要求：一是为确保屏蔽体内的平面电路维持正常工作状态，模式抑制器的抑制作用应为仅仅针对作为干扰模式的波导模式场，而对传输线模式没有影响或影响可忽略；二是模式抑制器的工作频带应覆盖平面电路的工作带宽，且工作带宽增加时结构复杂度变化不大；三是模式抑制器的结构应尽可能简单，从而可以充分利用平面电路以外的空间分布，也可以考虑将模式抑制器的结构揉合到平面电路的设计中。总之，损耗低、结构简单、抑制性能好的波导模式抑制器的研制，具有非常重要的实用意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于膜片加载技术的波导模式抑制器，通过在金属腔体内周期或非周期加载简单结构的膜片，抑制所需工作带宽内的干扰性波导模式，而对传输线模式的场分布没有显著影响或影响可忽略，其中起到波导模式抑制作用的膜片可以设计为全金属结构、介质基片刻蚀金属结构、介质基板金属化通孔结构等，抑制器的工作带宽可以通过设计膜片个数及加载间距来改变，从而满足不同应用场合的工作需求。

本发明可通过如下技术方案实现：一种基于膜片加载技术的波导模式抑制器，包含：一个金属腔体1；一个或多个金属膜片2(或介质基片表面刻蚀的金属膜片，或双面覆铜的介质基片结合金属化过孔达成等同效果的结构)，膜片形状为倒置T形或根据需要设计的其它形状。

作为本发明的进一步优化方案，所述金属腔体1沿其长度方向的外形及内部腔体尺寸均没有变化，腔体内部为空气或介质填充，金属腔体的横截面形状可以为矩形、圆形、椭圆形或其它形状。

作为本发明的进一步优化方案，所述金属腔体1的长度和宽度应为能合理排布其内部平面电路并且保证其正常工作状态的最小尺寸。

作为本发明的进一步优化方案，所述金属膜片2可以为一个或多个，膜片2形状可为倒置T形，亦可为工字形或其他形状，倒置T形膜片的对称双臂分别与腔体两侧窄边相连，第三臂与腔体一侧宽边(与介质基片的全金属地所在宽边相对)相连。

作为本发明的进一步优化方案，所述膜片2的材质可为具有一定厚度的全金属材质膜片，亦可为采用双面覆铜的介质基板蚀刻而成的金属片，亦可采用双面覆铜的介质基片结合金属化过孔的结构达成等同效果。

作为本发明的进一步优化方案，所述金属膜片2的放置位置为，每个膜片表面垂直于金属腔体的长度方向，多个膜片的排列方向平行于长度方向；多个膜片可以为相同形状和尺寸的周期性加载膜片，也可以为相同形状和不同尺寸的非周期性加载膜片。

作为本发明的进一步优化方案，金属腔体内置平面电路的长度小于或者等于所述金属腔体1的长度，宽度小于或者等于其所在的所述金属腔体1内壁的宽度。

作为本发明的进一步优化方案，金属腔体内置平面电路的放置位置为，可紧贴所述金属腔体1的一侧宽壁或一侧窄壁，亦可悬置于腔体内部空气中或介质中。

有益效果