一種計(jì)算siw傳輸線傳輸功率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波、毫米波傳輸線領(lǐng)域，尤其涉及到基片集成波導(dǎo)（SIW)傳輸線的 功率計(jì)算。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波傳輸線按結(jié)構(gòu)分類(lèi)主要可以分為平面結(jié)構(gòu)和非平面結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)的傳輸 線主要有微帶線、帶狀線、槽線等，這類(lèi)傳輸線容易實(shí)現(xiàn)電路、器件等的集成化，缺點(diǎn)是功率 小、品質(zhì)因素低以及隨著頻率的增加，電磁波的輻射損耗會(huì)更嚴(yán)重。非平面結(jié)構(gòu)的傳輸線主 要有矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、同軸線等，這類(lèi)傳輸線功率大、品質(zhì)因數(shù)高，缺點(diǎn)是體積較大，難于 實(shí)現(xiàn)電路、器件的集成化。SIW傳輸線是一種平面結(jié)構(gòu)的傳輸線，但是它同時(shí)也兼具了非平 面結(jié)構(gòu)傳輸線的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的功率容量以及較高的品質(zhì)因數(shù)，且自身并無(wú)明顯的缺點(diǎn)， 這種傳輸線很有可能成為下一代主流傳輸線，因而對(duì)SIW傳輸線的研宄具有十分重要的意 義。
[0003] SIW傳輸線自被提出來(lái)以后，就引起了人們的極大關(guān)注。在傳輸線的結(jié)構(gòu)和傳輸 兩大特性方面，人們都已經(jīng)做了大量研宄。此外，人們已經(jīng)利用SIW傳輸線研制出了濾波 器、環(huán)行器、放大器、功分器、天線等各種有源與無(wú)源器件，SIW傳輸線的研宄應(yīng)用也越來(lái)越 廣泛。除了結(jié)構(gòu)特性和傳輸特性之外，功率也是在制作電路和器件時(shí)我們應(yīng)該重點(diǎn)考慮的 一個(gè)因素，如果施加的功率超出允許范圍，就很可能損毀整個(gè)電路或器件。功率可分為峰值 功率和傳輸功率，傳輸功率低于峰值功率，為了能夠保證電路或器件的正常工作，對(duì)其施加 的功率就不能超過(guò)其傳輸功率。
[0004] SIW又被稱(chēng)為平面化的矩形波導(dǎo)，它與矩形波導(dǎo)有著非常緊密的聯(lián)系。在結(jié)構(gòu)方 面，SIW是一種三層的或者更多層的周期性結(jié)構(gòu)，介質(zhì)波導(dǎo)是一種單層的結(jié)構(gòu)，SIW結(jié)構(gòu)尺 寸的設(shè)定需要借助于矩形波導(dǎo)；在電磁波的傳輸方面，SIW與矩形波導(dǎo)具有相同的工作主 模以及相似的電場(chǎng)與磁場(chǎng)分布。因而我們很自然地想到把矩形波導(dǎo)的功率計(jì)算公式用于 SIW，但是由于結(jié)構(gòu)上的差異，這種方法未能行得通，而分析微帶線、帶狀線、同軸線等傳輸 線功率的方法也同樣不適用于SIW傳輸線，目前關(guān)于SIW傳輸線功率分析的論述則非常少， 因而急需一種能夠分析計(jì)算SIW傳輸功率的方法，用于指導(dǎo)SIW傳輸線設(shè)計(jì)時(shí)在功率方面 的考量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述存在問(wèn)題或不足，本發(fā)明提供了一種計(jì)算SIW傳輸線傳輸功率的方法， 通過(guò)該方法，可以計(jì)算出SIW傳輸線所能允許的最大傳輸功率。
[0006] 其具體步驟為：
[0007] 步驟一、SIW傳輸線衰減常數(shù)a的計(jì)算，它包括導(dǎo)體衰減常數(shù)a。和介質(zhì)衰減常數(shù) ad，a = ac+ad〇
[0008] 導(dǎo)體衰減常數(shù)的計(jì)算公式如下：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種計(jì)算基片集成波導(dǎo)傳輸線傳輸功率的方法，其具體步驟為： 步驟一、SIW傳輸線衰減常數(shù)a的計(jì)算，它包括導(dǎo)體衰減常數(shù)a。和介質(zhì)衰減常數(shù)a d， a = ac+ad， 導(dǎo)體衰減常數(shù)的計(jì)算公式如下：
式中艮和〇分別為金屬層的表面電阻和電導(dǎo)率，w和b分別為SIW傳輸線的寬度和高 度，A為工作頻率下的波長(zhǎng)，f為工作頻率，y為磁導(dǎo)率， 介質(zhì)衰減常數(shù)a d的計(jì)算公式如下：
式中tan S為介質(zhì)材料的損耗正切值； 步驟二、換熱系數(shù)的計(jì)算，SIW傳輸線的散熱包括對(duì)流散熱和熱輻射散熱，對(duì)流散熱的 換熱系數(shù)計(jì)算公式如下： 加熱面朝上冷卻面朝下時(shí)的換熱系數(shù)11?！?
加熱面朝下冷卻面朝上時(shí)的換熱系數(shù)h。^
式中1；為SIW傳輸線在保證正常工作時(shí)所能夠承受的最高溫度，T "為與SIW傳輸線進(jìn) 行熱交換的環(huán)境溫度； 熱輻射情況下的換熱系數(shù)hy
式中常數(shù)T = 5.669XKT8w/m2*K4,常數(shù)I表示輻射面的輻射系數(shù)； 步驟三、SIW傳輸線傳輸功率的計(jì)算，把步驟一和二中計(jì)算出的衰減常數(shù)和換熱系數(shù)代 入式（7)中計(jì)算SIW的傳輸功率，
SIW傳輸線的尺寸滿(mǎn)足下面關(guān)系式a = w-d2/0. 95 ? s，其中a為矩形波導(dǎo)的寬度，d和 S分別為SIW通孔的直徑和孔間距，a和工作頻率f又滿(mǎn)足關(guān)系式
分別為介質(zhì)材料的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，因而式（7)可改寫(xiě)為式（8)
2.如權(quán)利要求1所述計(jì)算基片集成波導(dǎo)傳輸線傳輸功率的方法，其特征在于： 所述SIW傳輸線的通孔直徑d = 0. 1人，s = 2d，式⑶為
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及微波、毫米波傳輸線領(lǐng)域，尤其涉及到基片集成波導(dǎo)(SIW)傳輸線的功率計(jì)算。本發(fā)明通過(guò)將SIW傳輸線的材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)帶入所給定的公式中，計(jì)算出SIW傳輸線的傳輸功率，對(duì)于采用SIW傳輸線進(jìn)行的器件和電路的設(shè)計(jì)，在考慮功率容量方面時(shí)，本
【發(fā)明內(nèi)容】
具有重要的參考價(jià)值。
【IPC分類(lèi)】G06F17-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104820740
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510201164
【發(fā)明人】汪曉光, 朱帥, 陳良, 謝海巖, 鄧龍江, 謝建良, 梁迪飛
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日