1.本实用新型涉及通讯技术领域，具体涉及电磁波的介质传输结构。
背景技术：
2.随着5g毫米波通信技术的发展，微波电路系统朝着越来越高的频率发展。传统金属波导与微带传输线面临着严重的金属损耗问题，并进而影响了信号传输质量与传输距离。而介质传输结构在导行电磁波的过程中仅依赖于电磁波在介质分界面处的反射，理论上不存在导体损耗。同时，由于介质波导具有低成本、低损耗、高带宽的特性，在面向芯片、板级、模块、数据中心等高速互连等传输需求中，获得了广泛的关注与应用。
技术实现要素：
3.本实用新型所解决的技术问题：提供一种面向板级互连宽带、高速、低成本毫米波介质传输波导。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种基于电磁带隙单元加载的宽带传输介质波导，是由模式激励结构、中心介质镜像波导、电磁带隙单元构成的周期结构，电磁带隙单元设置在中心介质镜像波导的左右两侧，模式激励结构与中心介质镜像波导在电磁波传输路径上前后衔接，模式激励结构包括在电磁波传输路径上前后衔接的共面波导、衬底集成波导和v形缝隙。
5.该波导结构通过加载的电磁带隙结构可以在单片印刷电路板上构造出一个中心波导结构，并实现与板上不同信道、器件之间的隔离。同时利用共面波导结构、衬底集成波导结构实现向中心镜像波导的宽带、平滑的模式转换与激励。
6.该设计具有结构简单、成本低、高带宽、低剖面的特点，并易于实现同其他传输线结构的有效互连，在面向板级的毫米波互连传输与封装集成设计中具有较好的应用前景。
附图说明
7.下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
8.图1为一种基于电磁带隙单元加载的宽带传输介质波导的整体结构图；
9.图2为中心介质镜像波导图；
10.图3和图4为中心介质镜像波导传主模e1y1场分布；
11.图5为中心介质波导主模e1y1模式传输特性；
12.图6为蘑菇状电磁带隙结构单元；
13.图7为蘑菇型电磁带隙周期结构的本征模分析；
14.图8为模式激励结构；
15.图9为衬底集成波导；
16.图10为衬底集成波导的传输参数；
17.图11为共面波导到衬底集成波导转接结构；
18.图12为共面波导到衬底集成导波的传输效率；
19.图13为模式激励结构到中心介质波导的转换结构；
20.图14为模式激励与转换效率；
21.图15为整体波导结构传输特性；
22.图16为图1中a-a剖视图，图中，网状剖面线密度越大，表示电场越强，网状剖面线密度越小，表示电场越弱；
23.图17为图1中b-b剖视图，图中，网状剖面线密度越大，表示电场越强，网状剖面线密度越小，表示电场越弱；
24.图18为图1中c-c剖视图，图中，网状剖面线密度越大，表示电场越强，网状剖面线密度越小，表示电场越弱。
25.图中符号说明：
26.10、模式激励结构；11、共面波导；12、衬底集成波导；13、v形缝隙；
27.20、中心介质镜像波导；
28.30、电磁带隙单元；31、矩形顶板；32、支柱；
29.40、电场。
具体实施方式
30.如图1，一种基于电磁带隙单元加载的宽带传输介质波导，其整体结构包括：由共面波导11、衬底集成波导12和v形缝隙13构成的模式激励结构10、中心介质镜像波导20、电磁带隙单元30构成的周期结构。其中，中心介质镜像波导为电磁波信号的传输通道，由共面波导、衬底集成波导和v形缝隙组成的结构来实现电信号到中心波导的宽带模式激励。在中心介质镜像波导两侧分别刻有多层的蘑菇型电磁带隙单元构成周期结构，通过设计分析使其禁带覆盖中心波导工作频段，从而实现对导行电磁波的束缚、抑制边缘漏射以及同其他结构和器件实现隔离，在24.0ghz至28.0ghz的毫米波频段内具有良好的传输效率。
31.中心介质镜像波导20由带有金属地的rogers rt6010介质板构成，设计参数：l＝15mm,b＝1.27mm,a＝4.4mm。如图3至图5，在相应的设计尺寸下，该介质波导在20.0ghz至30.0ghz均具有良好的传输效率。
32.中心介质镜像波导20两侧分别刻有多层的蘑菇型电磁带隙单元周期结构。如图6，任一蘑菇型电磁带隙单元30包括矩形顶板31、与矩形顶板连接的支柱32，支柱为圆柱，支柱的顶部与矩形顶板31连接，支柱的底部与金属地连接。该周期结构设计参数a＝1.0mm,d＝1.4mm,r＝0.15mm。如图7，该周期结构第一禁带可覆盖从12.8ghz到33.0ghz的频段范围。
33.表1模式激励结构的设计参数
34.参数名称参数值(mm)参数名称参数值(mm)d11.2s10.25d20.85s20.4dz5.2w5.9dv2.6w10.4dr1.7w22dx1.5p0.4
r0.15
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35.图8为模式激励结构，即从中心介质镜像波导的平面模式激励转换结构，其设计参数如表1所示。为实现波导传输模式的高效转换，本设计采用了分步仿真的方法，分析了模式激励结构10中每一部分的模式传输情况。图9和图10揭示了衬底集成波导模型和其模式传输效率；图11和图12揭示了共面波导到衬底集成波导过渡结构与仿真分析得到的模式传输效率；图12和13为整体模式激励结构向介质波导馈电的仿真模型与模式传输参数。从上述分步仿真分析当中，可以看到，该模式激励结构10可以在目标频段内均可有效地激励其传输模式。图15揭示了加载电磁带隙周期结构之后，波导不同部位之间的模式电场分布与模式传输情况，从中可以看出，结合图16至图18，不同部位的电场均呈垂直方向部分，有利于减小模式转换引起的损耗，同时，由仿真得到的s参数也可以看出，整体结构在目标频段内可以保持良好的传输效率。
36.通过本实用新型可以实现：在面向毫米波前端集成设计中，通过宽频、低剖面的模式转换结构设计，可以在有效地在介质波导通道内激励起相应的模式，通过所加载的电磁带隙周期结构，实现传输信道与其他信道、器件之间的隔离，并且可以完全实现同现有封装工艺的结合。
37.以上内容仅为本实用新型的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
技术特征：
1.一种基于电磁带隙单元加载的宽带传输介质波导，是由模式激励结构(10)、中心介质镜像波导(20)、电磁带隙单元(30)构成的周期结构，电磁带隙单元设置在中心介质镜像波导的左右两侧，模式激励结构与中心介质镜像波导在电磁波传输路径上前后衔接，其特征在于：模式激励结构包括在电磁波传输路径上前后衔接的共面波导(11)、衬底集成波导(12)和v形缝隙(13)。2.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙单元加载的宽带传输介质波导，其特征在于：中心介质镜像波导(20)两侧分别刻有多层的蘑菇型电磁带隙单元周期结构。3.如权利要求2所述的一种基于电磁带隙单元加载的宽带传输介质波导，其特征在于：任一蘑菇型电磁带隙单元(30)包括矩形顶板(31)、与矩形顶板连接的支柱(32)。
技术总结
本实用新型公开了一种基于电磁带隙单元加载的宽带传输介质波导，是由模式激励结构、中心介质镜像波导、电磁带隙单元构成的周期结构，电磁带隙单元设置在中心介质镜像波导的左右两侧，模式激励结构与中心介质镜像波导在电磁波传输路径上前后衔接，模式激励结构包括在电磁波传输路径上前后衔接的共面波导、衬底集成波导和V形缝隙。该波导结构具有结构简单、成本低、高带宽、低剖面的特点，并易于实现同其他传输线结构的有效互连，在面向板级的毫米波互连传输与封装集成设计中具有较好的应用前景。连传输与封装集成设计中具有较好的应用前景。连传输与封装集成设计中具有较好的应用前景。
技术研发人员：孔令辉
受保护的技术使用者：苏州新阳升科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/7/5
再多了解一些
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