[发明专利]一种基于人工磁导体的毫米波一分四微带功率分配器

说明书

本发明揭示了一种基于人工磁导体的毫米波一分四微带功率分配器，该微带功率分配器包括紧密贴合的底层、中间层和顶层三种结构，底层为微带功率分配器，中间层为介质腔，顶层为人工磁导体周期结构，微带功率分配器设置于介质基板的上表面，介质腔设置于介质板上，人工磁导体周期结构设置于电磁带隙介质基板上。本发明设计结构简单，易于加工，成本低，节约了额外的封装；同时，该结构使得功率分配器本身更加紧凑，可以彼此紧密地制造。毫米波功率分配器的引入，较大程度地拓展了毫米波电路的应用前景；引入人工磁导体结构，抑制了微带线的杂散辐射，降低了插入损耗，进一步提高了毫米波功率分配器的传输性能，为毫米波电路的研究与应用打下了基础。

技术领域

本发明涉及一种基于人工磁导体的毫米波一分四微带功率分配器，可用于毫米波技术领域。

背景技术

近年来，随着新型电磁材料的发展，人工磁导体结构的研究及应用已经成为当前微波领域的热点之一。人工磁导体结构通常由介质基板上周期性排列的金属贴片构成，在特定的频段会形成电磁带隙特性。可以明显提高微波集成电路，微波印刷天线，微波高能加速器，射频无源器件等的整体性能。因此，开展人工磁导体的研究，可发掘其潜在的应用价值，并对完善电磁波理论体系具有极高的学术意义。

传统的微带功率分配器具有很高的插入损耗，这来自于微带线的杂散辐射，包括辐射波、泄漏波以及表面波，尤其到了毫米波频段，能量的损耗更加严重。然而

为了解决毫米波段传统微带电路高损耗的问题，出现了许多基于人工磁导体的毫米波射频无源器件的研究，人工磁导体的电磁带隙特性会在特定波段形成电磁阻带，抑制该波段内的杂散波辐射，尤其人工磁导体的尺寸会随着频率的提高而减小，这为在毫米波段内实现提高传统微带功率分配器的整体性能提供了一条可行的思路。与传统功率分配器相比，基于人工磁导体的功率分配器性能的改善更具有易于封装的特点，亟待开发。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种基于人工磁导体的毫米波一分四微带功率分配器。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种基于人工磁导体的毫米波一分四微带功率分配器，包括紧密贴合的底层、中间层和顶层三种结构，所述底层为微带功率分配器，所述中间层为介质腔，所述顶层为人工磁导体周期结构，所述微带功率分配器设置于介质基板的上表面，所述介质腔设置于介质板上，所述人工磁导体周期结构设置于电磁带隙介质基板上。

优选地，所述介质板上设置有镂空槽，所述镂空槽的长度和宽度大于微带功率分配器的长度和宽度，电磁波在镂空槽与顶层电磁带隙介质基板形成的介质腔中传播。

优选地，所述电磁带隙介质基板上设置有蘑菇型人工磁导体阵列结构，蘑菇型人工磁导体阵列结构由顶部金属层与介质基板、金属通孔以及底部金属圆片共同构成具有电磁带隙性能的人工磁导体结构。

优选地，所述蘑菇型人工磁导体阵列结构为10×20宫格式结构。

优选地，所述顶部金属层设于人工磁导体阵列结构的上表面，介质层设于中间，金属圆片设于下表面，与金属圆片圆心相连的为金属通孔，金属圆片圆心通过金属通孔与上表面金属板相连。

优选地，所述介质腔的位置位于微带功率分配器的正上方。

优选地，所述介质腔的形状与微带功率分配器匹配，介质腔的尺寸大于微带功率分配器的尺寸。

优选地，所述微带功率分配器介质基板、介质腔与人工磁导体周期结构构成的电磁带隙介质基板为垂直方向紧密贴合的三层结构。

优选地，所述微带功率分配器的传输线阻抗均为50欧姆。

优选地，所述微带功率分配器输入端口处阻抗变换传输线长度为1/4波长。