[发明专利]一种表面贴电阻的基片集成波导衰减器

说明书

本发明属于微波电路技术，特别涉及一种基于表面贴电阻的基片集成波导SIW衰减器。本发明在SIW本体中，沿着与电磁场传播的垂直方向等距离开3条槽线，并在其中引入等间距的耗能元件‑电阻，增加传播通道上的损耗。当电磁波在SIW本体中传播的时候，被槽线隔断的SIW表面结构将阻挡电磁波的继续传播，此时表面贴电阻在传播的同时对信号进行一定程度的衰减。其衰减量的大小与电阻值成正比关系：当电阻值是零欧时，近似于常规的SIW结构，无衰减；当电阻值无穷大时，等效于SIW本体被槽线隔断，传输通道断开。本发明提供了一种新的SIW衰减器结构，增加了带宽，并获得了更好的平坦度。

技术领域

本发明涉及微波衰减器，具体涉及一种表面贴电阻的基片集成波导(SubstrateIntegrated Waveguide,SIW)衰减器。

背景技术

衰减器用来对微波信号的功率进行调整，常用来将大功率衰减到预定的功率值范围，提高电路稳定性，改善匹配网络的端口特性等。常用的衰减器实现在各种传输线中(如微带线、共面波导、接地共面波导等)，通常的网络结构形式为π型或T型。理想的电阻器件性能与频率的变化无关，在工程实践中，通过缩小电阻的体积、提高加工精度等方法可以提高π型或T型衰减器的工作频率。

基片集成波导是一种新型的微波传输线结构，其设计思想来源于传统波导结构。通过加工在介质基板上的两排金属化通孔实现类似于金属波导的场传播模式，一般传输TE10模。基片集成波导本身具备了传统金属波导和微带线的优点，能够在平面电路中很方便的实现高性能微波毫米波电路结构。

根据工程实践经验和现有的文献报道，对信号功率的衰减普遍实现在基于π型或T型衰减网络的微带线上。另一方面，如果传输信号的结构形式是SIW，需要引入两个SIW到微带线的过渡结构，这会增加电路的面积和成本。为减小电路面积和提高模块的小型化，实现在SIW本体结构上的衰减器结构形式主要有三种方法。

研究者Dong-Sik Eom等将电阻型的π型衰减网络引入SIW本体结构中，以实现对功率的衰减，参见文献Dong-Sik Eom,Hai-Young Lee,“An X-band substrate integratedwaveguide attenuator,”Microwave and Optical Technology Letters,2014,56(10):2446-2449。

研究者X.R.Feng等基于周期性加载PIN二极管的方法实现了压控SIW连续衰减器，不同的PIN正向电流对应不同的导通电阻值，从而实现了衰减量的连续变化。参见文献X.R.Feng,A.J.Farrall,and P.R.Young,“Analysis of Loaded Substrate IntegratedWaveguides and Attenuators,”IEEE Microwave and Wireless Components Letters,2014,24(1):62-64。

研究者L.Zheng等提出一种多层SIW的衰减器结构形式，其存在的多个衰减谐振腔用来对信号进行逐级衰减。参见文献L.Zheng,L.Zhu,and G.Xiao,“A Novel MicrowaveAttenuator on Multilayered Substrate Integrated Waveguide,”IEEE Transactionson Components Packaging and Manufacturing Technology,2016,6(7):1106-1112。

在以上三种方法中，各有优缺点：第一种方法的工作带宽不足(32％，8.01-11.12GHz)；第二种方法的电路实现较复杂且指标还需要改善(需要28个PIN二极管及其外围电路，实用性有待商榷。文中虽未明确给出衰减平坦度，但从图5中可看出衰减平坦度不足)；第三种方法的工作带宽不足(13％，14.7-16.75GHz)，且电路面积较大(大于10*100mm²)。故这三种方法均有其自身的局限性。

发明内容