一种用于微波非热效应研究的微带交指电路板

摘要

一种用于微波非热效应研究的微带交指电路板，属于微波技术和化学技术的交叉领域，该微带交指电路板是由左右馈电段、左右阻抗变换枝节及左右微带指头构成的微带交指电路层（）和由聚四氟乙烯制作的介质层（）及涂敷金属层的金属地层（）构成；其特征是微带交指电路层（）是由两端形似手腕的左右馈电段和与该馈电段连接的形似手掌的左右阻抗变换枝节以及中部形似手指头交叉的左右微带指头构成；所有微带指头长度相同、宽度相同、指间间隙相同、左右指根与右左指尖间隙相同，且所有微带传输线的拐角均制成圆弧形结构；它具有制作简便、成本低、产生的电场强度较同功率下其他方法得到的电场强度更大的优点。

说明书

技术领域

本发明属于微波技术和化学技术的交叉领域，具体涉及一种用于微波非热 效应研究的微带交指电路板。

背景技术

微波技术经过几十年的发展，已成为一门比较成熟的学科，在雷达、通信、 电子对抗、工业生产及科学研究等方面得到广泛应用。自从1986年Richard Gedye  研究组和Raymond J.Giguere首次成功利用微波辐射4-氰基苯氧离子与氰苄的 SN₂亲核取代反应使反应速率提高1240倍，且产率也有不同程度提高开始，微波 能在化学和化工方面显示出巨大的发展前景，越来越多的学者开始研究微波在 化学合成、萃取和催化方面的应用。然而，对于微波与物质相互作用机理，微 波为何以及如何加速化学反应进程的确切原因，学术界一直存在很大争议。一 些科学家认为当微波作用于化学反应体系时，微波热效应是加快化学反应的唯 一因素。而另一些科学家则坚信尽管到目前为止非热效应没有得到充分的解释， 但确实存在微波非热效应。微波非热效应到底是否存在这一问题一直没有定论。 目前大部分非热效应的验证工作是以实验为基础，并且许多学者认为实验验证 是证明微波非热效应存在的一种切实有效的方法。而目前一般用于非热效应研 究的实验装置是家用微波炉或由家用微波炉改造而成，但由于其自身各种条件 的限制，给微波非热效应研究带来很大的局限性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足而提供的一种用于微波非热效应研究的 微带交指电路板，可为微波非热效应研究提供极大的方便。

本发明的目的由以下技术措施实现：

一种用于微波非热效应研究的微带交指电路板如图1-3所示，它是由左右馈 电段3、3'、左右阻抗变换枝节2、2'及左右微带指头1、1'构成的微带交指电路 层I和由聚四氟乙烯制作的介质层II及涂敷金属层的金属地层III通过采用印刷 技术制作的微带交指电路板；微带交指电路层I与金属地层III之间设有介质层 II，介质层II为介电系数较低的聚四氟乙烯或环氧树脂中的任一种；金属地层III 全部涂敷金属层，为馈电段提供金属地；微带交指电路板的特征在于所述的微 带交指电路层I的结构是由两端形似手腕的左右馈电段3、3'和与该馈电段连接 的形似手掌的左右阻抗变换枝节2、2'以及中部形似手指头交叉的左右微带指头 1、1'构成，所有微带指头长度相同、宽度相同、指间间隙相同、左右指根与右 左指尖间隙相同，且所有微带传输线的拐角处均制成圆弧形结构。

本发明具有如下优点：

1．微带交指电路板为二维平面结构，便于将反应体系、被测物质或其他辅 助设备直接置于其上，同时也便于与其他微波电子设备相连接。

2．微带交指电路板在端口微波入射功率较小（100W）时，其产生的电场强 度较同功率下其他方法得到的电场强度更大，更有利于微波非热效应的实验研 究。

附图说明

图1为微带交指电路板结构的侧视图

图2为微带交指电路板微带交指电路层正视图

图3为本发明实施例示意图

图4为微带交指电路板散射参数的实验测试结果

图中：I―微带交指电路层；

II―介质层；

III―金属地层；

1、1'―左右微带指头；

2、2'―左右阻抗变换枝节；

3、3'―左右馈电段；

a―左右馈电段长度；

b―左右馈电段宽度；

c―左右阻抗变换枝节长度；

d―左阻抗变换枝节宽度；

d’―右阻抗变换枝节宽度；

e―左右微带指头长度；

f—左右微带指头宽度；

g―左右微带指头指间间隙；

h―左右指根与右左指尖间隙；

具体实施方式

微带交指电路板的整体结构如图1-3所示，微带交指电路板印刷在一块印刷 电路板上。该印刷电路板由左右馈电段3、3'、左右阻抗变换枝节2、2'及左右交 指单元1、1'构成的微带交指电路层I和由聚四氟乙烯制作的介质层II及涂敷金 属层的金属地层III构成，印刷电路板的介质层II为聚四氟乙烯材料，相对介电 系数为2.65，厚度为2mm。

如图3所示，微带交指电路层I的结构参数经数值仿真优化获得，各部分尺 寸为：

左右馈电段3、3'的长度为a=15mm，宽度为b=5.5mm，特征阻抗为50欧姆， 左右阻抗变换枝节2、2'的长度为c=2.75mm，宽度分别为d=6mm和d'=7.2mm， 左右微带指头1、1'的个数分别为n=5根和n′＝6根，所有微带指头的长度均为 e=30mm，宽度为f＝0.4mm，指间间隙为g=0.3mm，左右指根与右左指尖间隙为 h=1mm，所有微带传输线的拐角处均制成圆弧形结构。该微带交指电路板能使 微波能量集中于指间间隙内，形成密集的电场分布，从而提高电场强度以便于 微波非热效应的实验研究。

金属地层III全部涂敷金属层，为微带交指电路提供金属地。

根据上述结构参数，加工制作了微带交指电路板模型并对其进行了性能测 试。测试结果详见图4所示，在微波源工作频率为2.45GHz时，散射参数 ∣S₁₁∣=-11.3614dB，∣S₂₁∣=-0.29605 dB，结果表明该微带交指电路板具有良 好的传输特性。

经数值仿真计算得到微带交指电路板在端口入射功率为100W时，其指间间 隙内产生的电场强度最大可以达到4.18×10⁴V/m，该电场强度比采用其他方法在 同样入射功率下产生的电场强度更大，更适合于微波非热效应的实验研究。