[发明专利]一种基于相变材料的自适应电磁防护结构

说明书

本申请提供一种基于相变材料的自适应电磁防护结构。旨在降低射频/微波信号传输线中大功率微波信号的功率，避免微波信号功率过大导致射频微波器件的损坏，而小功率微波信号在微波信号传输线中正常传输。所述结构包括：信号传输构件，相变材料块；相变材料块内置于信号传输构件内部；信号传输构件两端分别连接微波信号传输线；相变材料块未被加热至相变温度时，相变材料块表现半导体介质性能，以传导微波信号；相变材料块被加热至相变温度时，相变材料块表现金属性能，以反射部分微波信号。

技术领域

本发明涉及电磁防护技术领域，特别是涉及一种基于相变材料的自适应电磁防护结构。

背景技术

随着电子技术的高速发展，超大规模、超高集成度的射频微波器件被广泛应用于无线通信，雷达等领域。部分射频微波器件对输入的微波信号功率非常敏感，如果不加以保护这些射频微波器件就会被大功率信号影响，导致器件无法工作甚至烧毁，从而使整个系统瘫痪。因此，研究电磁防护模块意义重大。

传统的电磁防护模块通常采用限幅器，理想限幅器能够使小信号无损通过，而对大功率信号进行吸收或者反射，达到功率保护作用。而实际的限幅器具有一定的插入损耗和隔离度，且其对输入功率的响应一般不能达到理想的限幅曲线。

在微波限幅器中PIN二极管是应用最广的功率控制器件，其原理是PIN二极管的非线性限幅机理。PIN二极管等效微波阻抗受微波功率控制，对小功率信号的衰减很小，只有很小的插入损耗，微波信号可以几乎无阻地通过，而微波大功率信号将使PIN 二极管产生电导率调制，衰减输入微波信号。但由于PIN二极管属于半导体器件，自身可承受的上限功率不高，在大功率微波辐射下容易击穿，且击穿后不可恢复。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于相变材料的自适应电磁防护结构，旨在降低在微波信号传输线中大功率的微波信号的功率，避免微波信号功率过大导致射频微波器件的损坏，而小功率微波信号在微波信号传输线中正常传输，同时本申请的基于相变材料的自适应电磁防护结构对于大功率微波信号具有更高的功率容量，即所能防护的微波信号功率更高，本申请的基于相变材料的自适应电磁防护结构不存在被大功率微波辐射击穿的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种基于相变材料的自适应电磁防护结构，包括信号传输构件，相变材料块；所述相变材料块内置于所述信号传输构件内部；

所述信号传输构件两端分别连接微波信号传输线；

其中，所述相变材料块被所述微波信号传输线中传输的微波信号加热，所述微波信号提供的加热温度随所述微波信号的功率的增大而增大；

其中，在所述相变材料块的温度未被加热至相变温度时，所述相变材料块表现半导体介质性能，以传导所述微波信号传输线中的微波信号；

在所述相变材料块的温度被加热至所述相变温度时，所述相变材料块表现金属性能，以反射所述微波信号传输线中的部分微波信号。

可选地，所述相变材料块是由VO2制成的。

可选地，所述信号传输构件，包括：基底层，所述基底层包括由上至下的第一金属层、SIW基片层、第二金属层；

其中，还包括贯穿所述基底层的SIW金属过孔；在所述SIW基片层上开设有预设形状的贯穿孔，所述贯穿孔中填充所述相变材料块，且所述第一金属层覆盖所述相变材料块的上表面，所述第二金属层覆盖所述相变材料块的下表面；其中，所述第一金属层的两端分别连接所述微波信号传输线。

可选地，所述自适应电磁防护结构还包括：微带线输入端口和微带线输出端口，匹配结构；所述匹配结构用于匹配所连接的微波信号传输线的阻抗；

其中，所述匹配结构还包括：第一匹配结构、第二匹配结构；

所述微带线输入端口，通过所述第一匹配结构与所述第一金属层连接；