[发明专利]全空气填充基片集成脊间隙波导及微带至矩形波导的过渡转换装置

说明书

本发明公开了一种全空气填充基片集成脊间隙波导，该BGA‑RGW结构是由上中下三层基板构成；最下层为加了脊的介质基板，所加的脊的高度与中间层基板的厚度相同，最下层基板内加载了不同周期的硅通孔；利用倒装芯片技术将上中两块基板通过球栅阵列焊料球倒装而成，中间层基板由两块分开的基板构成，与BGA焊料球以及最上层的基板构成了电磁带隙结构。为了便于与其他无源/有源器件进行系统集成，本发明还公开了采用该BGA‑RGW结构的微带至矩形波导的过渡转换装置。本发明通过TSV抬高了脊间隙波导的接地面，更易于加工；本发明还具有低剖面，重量轻，体积小，易于集成等优点，能够广泛应用于毫米波电路设计于天线领域。

技术领域

本发明属于电磁场与微波技术领域，具体涉及一种全空气填充基片集成脊间隙波导及微带至矩形波导的过渡转换装置。

背景技术

随着科研人员对无线通信技术的不断深入研究，无线通信技术发展迅猛，无线通信系统更新迭代迅速，新型的无线通信系统即使在处理越来越复杂的结构时，传输效率也越来越高。目前，低频段资源被充分利用，但与此同时会带来低频频谱资源拥堵等一些缺点，再加上高频段通信系统频谱资源丰富，信噪比相对较好等优点，使得研究人员加大对高频段无线通信系统的研究与利用。高频段的损耗较低频段影响更大，且结构的尺寸更小。此时，低损耗以及高集成度是对高频很重要的两个因素。

2009年，间隙波导(Gap Waveguide，GWG)被瑞典的P.-S.Ki ldal教授所提出。与传统的传输线和波导相比较，GWG是在空气中传输电磁波，因而GWG在毫米波段具有低损耗等优势。GWG主要有三种类型：脊间隙波导(Ridge Gap Waveguide，RGW)、槽间隙波导(GrooveGap Waveguide，GGW)和微带间隙波导。GWG可以由全金属构成，也可以由金属与印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)混合构成。在RGW中传输的多为准横电磁(TransverseElectromagnetic，TEM)模式，在微带和槽间隙波导中传输的多为准横电(TransverseElectric，TE)模式。GWG的电磁带隙(Electromagnetic Bandgap，EBG)结构是非接触的，传输质量对加工误差也不太敏感。通常GWG是通过在其周围加载EBG周期结构，来限制电磁波的泄漏，使得电磁波朝着我们所想要的方向传输。最开始所使用的EBG周期结构是周期排列的金属销。随着对周期结构的进一步研究，单孔蘑菇型周期结构以及多孔蘑菇型周期结构被提出。在高频段，为了达到轻量化以及小型化等，研究人员又提出球栅阵列(Ball-GridArray，BGA)结构。

微带线和带状线等结构易与其他平面电路结合，来提高器件结构的集成度，但是随着频率升高至毫米波段，微带线的辐射性能所带来的辐射损耗不容小觑，往往会因为很大的损耗，影响整个系统的性能。对于波导结构，由于不存在辐射损耗，介质损耗也基本可以忽略不计，主要存在的损耗为金属损耗，损耗远远小于微带线。但是其尺寸较大，不利于小型化。此时微带至矩形波导的过渡转换结构起到了重要作用。若直接用微带线将微带与波导连接起来构成过渡转化结构，则会由于大面积的微带线，使得损耗大大增加，影响整个过渡结构的传输效率等性能。目前，较多结构是通过脊间隙波导或者槽间隙波导的一种实现微带与矩形波导的转换。为了解决以上问题，需要对微带至矩形波导的过渡转换结构进行研究。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种全空气填充基片集成脊间隙波导及微带至矩形波导的过渡转换装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：