用于W波段波導—微帶探針轉換器制造技術

本實用新型專利技術提供用于W波段波導—微帶探針轉換器，包括矩形波導，減高矩形波導、過渡窗、微帶線導帶、微帶介質基片、微帶板大面積地層、微帶傳輸線腔體塊；微帶介質基片由波導側基片、銜接段基片、和傳輸側基片三部分構成；在微帶介質基片的頂部設有微帶線導帶；將微帶介質基片與微帶線導帶合稱為微帶探針板；在微帶探針板的底部設有微帶板大面積地層；微帶探針板的一端經減高矩形波導與矩形波導相連接；微帶探針板的另一端的頂部設有微帶傳輸線腔體塊。有益的技術效果：本實用新型專利技術體積小、結構緊湊、易于實現，器件中的過渡段開槽窗口的長度尺寸與系統的中心工作頻率成反比關系，通過改變過渡段開槽窗口的長度尺寸，滿足W波段不同的工作頻帶。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于毫米波混合集成電路
，具體涉及一種毫米波矩形波導與微帶之間的轉換電路，尤其是基于磁耦合原理的用于W波段波導—微帶探針轉換器。
技術介紹
矩形波導因具有功率容量大、無輻射損耗、Q值高等特點，成為微波毫米波頻段的重要傳輸媒介，而作為微波混合集成電路和微波單片集成電路基礎的微帶線，因具有體積小、重量輕、使用頻帶寬、可靠性高、制造成本低以及容易實現微帶電路的小型化和集成化等特點，同樣也是毫米波電路應用中十分重要的一種平面傳輸線。隨著W波段單片集成電路在毫米波電路系統中的快速發展與應用，如何很好地實現矩形波導與微帶線之間的過渡轉換成為研究的前沿熱點。目前，國內外已技術以及在工程應用中應用的毫米波段矩形波導-微帶過渡轉換電路形式主要有矩形波導-脊波導-微帶過渡、矩形波導-對脊鰭線-微帶過渡、矩形波導-微帶探針過渡等。電路都是基于電場激勵的方式，其中波導-脊波導-微帶過渡雖然是一種簡單而又有良好過渡特性的結構，但機械加工精度要求高，在W波段難以實現。波導-對脊鰭線-微帶過渡在工作頻段內漸變下面的無金屬區可能出現諧振現象，如果某一諧振頻率正好落入與其相連器件的工作帶寬，就可能使其對器件產生耦合，從而影響器件的性能，這就導致其設計變得復雜，限制了它的應用。耦合探針過渡從同軸探針發展而來，這種結構能夠在較寬的頻率范圍內獲得較小的插入損耗和輸入駐波比，為目前W波段主要過渡方式，但其波導與微帶的傳輸方向垂直，為正交過渡結構，整體尺寸較大，結構不夠緊湊，難以滿足小型化系統結構的要求。因此，為滿足工程需要，且實現W波段矩形波導—微帶過渡電路的多樣性，尋求一種新技術、非正交結構的W波段矩形波導—微帶過渡轉換電路在W波段毫米波電路系統中是尤其的重要及迫切的需要。
技術實現思路
本文技術的目的是針對上述現有技術的不足，技術了一種W波段端接后饋式波導-微帶過渡轉換電路，該電路基于矩形波導內的磁場耦合原理，實現了矩形波導和微帶線兩者主模之間電磁場模式的過渡轉換。電路為端接后饋式結構，其波導軸線與微帶軸線在同一軸線上，結構緊湊，電路中的過渡段開槽窗口的長度與系統的中心頻率成反比關系，可通過改變過渡段開槽窗口的長度尺寸來調整中心工作頻率，設計靈活。同時，通過減高波導與微帶高感抗線的預匹配以及四分之波長線的微帶阻抗匹配，使得整個過渡轉換電路具有插入損耗小、工作頻帶寬、結構簡單、體積小、便于拓展應用等特點。本技術的具體結構為：用于W波段波導—微帶探針轉換器，包括矩形波導1，設有減高矩形波導2、過渡窗3、微帶線導帶4、微帶介質基片5、微帶板大面積地層6、微帶傳輸線腔體塊7。其中，微帶介質基片5由波導側基片、銜接段基片、和傳輸側基片三部分構成。通過銜接段基片將波導側基片的一端與傳輸側基片的一端連接在一起。在微帶介質基片5的頂部設有微帶線導帶4。將微帶介質基片5與微帶線導帶4合稱為微帶探針板。在微帶探針板的底部設有微帶板大面積地層6。微帶探針板的一端經減高矩形波導2與矩形波導1相連接。微帶探針板的另一端的頂部設有微帶傳輸線腔體塊7。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是：電路由標準BJ900矩形波導、波導腔內微帶矩形耦合環、矩形波導與微帶轉換之間的開槽窗口、微帶阻抗匹配電路四部分組成。工作機理為：首先，利用微帶基片上矩形金屬條帶構成磁耦合環，從BJ900矩形波導終端插入波導中，耦合環的環面位于矩形波導寬邊中截面，環的導體末端終止于矩形波導端壁。當電磁波由微帶向矩形波導傳播時，位于矩形波導內的矩形環相當于一個小型環天線，矩形環導體上將有高頻交變電流流過，交變電流將產生交變磁場，并由此產生交變電場，從而在矩形波導中激勵起電磁波。用羅侖茲互易定理可知，矩形環電流激發的電磁場的TE10振幅系數正比于TE10模穿過電流小矩形環的總磁通量，其余模式振幅特性類同，但在矩形波導所有模式的電磁波中，TE10模的磁場方向與小矩形環表面垂直，TE10模穿過電流小圓環的總磁通量是最大的，其它模式均相對較小，因此被激發的TE10模的振幅系數最大。環上電流所激發的磁場所有的磁力線都垂直穿過矩形環所在的平面，磁力線為平行于矩形波導寬壁，相切于窄壁的一系列閉合線，由于矩形波導按單模傳輸的尺寸設計，除了TE10主模可以在波導中傳輸外，其它可能激勵起的高次模均屬截止模，不能在矩形波導中傳輸，所以，最終電磁場分布為具有與矩形波導主模TE10模完全相同的場結構。因此，利用矩形耦合環進行磁耦合完成了矩形波導到微帶平面電路之間的轉換。其次，對矩形波導與微帶電路之間的端面開槽過渡窗口部分的尺寸進行優化設計，窗口在符合要求的情況下越小越好，通過設計矩形波導開槽窗口的寬度、高度和長度，使其達到將波導中的能量傳播到微帶線的要求，并抑制帶內諧振。最后，通過阻抗變換設計微帶匹配電路，利用四分之一波長線實現阻抗匹配到50歐母傳輸線。由此，通過矩形環的磁耦合、開槽窗口的優化以及匹配電路的設計，最終實現了基于磁耦合的W波段端接后饋式波導-微帶過渡轉換電路。本技術的有益效果是：1、本技術打破了過渡轉換電路均基于電場耦合原理的束縛，證明了利用磁耦合原理是可以實現毫米波特別是3mm頻段端接后饋式矩形波導-微帶過渡轉換，工作帶寬大于6GHz，駐波小于1.1，插入損耗小于0.15dB，性能指標良好，在理論研究和工程應用中具有一定的價值。2、本技術電路中的過渡段開槽窗口的長度尺寸與電路的中心工作頻率成反比關系，對于W波段的不同工作頻段，只需改變過渡段開槽窗口的長度，即可在不改變6GHz帶寬的情況下獲得所需工作頻帶，且該設計方案適合于毫米波、亞毫米波等頻段，具有設計靈活、便于拓展應用等特點。3、本技術電路結構中微帶電路與BJ900矩形波導末端相連，為端接后饋式結構，矩形波導軸線與微帶軸線在同一軸線上，相比于現有的垂直過渡結構，具有體積小、結構緊湊、易于實現的特點，可更好的滿足小型化的要求，提供了一種可供設計選擇的新型結構。附圖說明圖1為本技術的立體示意圖。圖2為圖1背面的立體示意圖。圖3為圖1的俯視圖。圖4為圖3的A-A剖視圖。圖5為圖1的右視圖。圖6為圖1的主視圖。圖7為圖6的B-B剖視圖。圖8為圖1的爆炸圖組裝示意圖。具體實施方式現結合說明書附圖對本技術進行進一步的解釋。參見圖1、2、3、6、7和8，用于W波段波導—微帶探針轉換器，包括矩形波導1，減高矩形波導2、過渡窗3、微帶線導帶4、微帶介質基片5、微帶板大面積地層6、微帶傳輸線腔體塊7。其中，過渡窗3為起銜接作用的塊體，如圖3、4和7所示。參見圖7和8，微帶介質基片5由波導側基片、銜接段基片、和傳輸側基片三部分構成。通過銜接段基片將波導側基片的一端與傳輸側基片的一端連接在一起。波導側基片、銜接段基片、和傳輸側基片均為矩形塊。以微帶介質基片5的長度方向和寬度方向，作為波導側基片、銜接段基片、和傳輸測基片的長度方向和寬度方向。參見圖2、5、6和7，銜接段基片的面積＜波導側基片的面積＜傳輸測基片的面積。參見圖7和8，在微帶介質基片5的頂部設有微帶線導帶4。將微帶介質基片5與微帶線導帶4合稱為微帶探針板。在微帶探針板的底部設有微帶板大面積地層6。參見圖1、4和6，微帶探針板的一端經減高矩形波導2與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于W波段波導—微帶探針轉換器，包括矩形波導（1），其特征在于：設有減高矩形波導（2）、過渡窗（3）、微帶線導帶（4）、微帶介質基片（5）、微帶板大面積地層（6）、微帶傳輸線腔體塊（7）；其中，微帶介質基片（5）由波導側基片、銜接段基片、和傳輸側基片三部分構成；通過銜接段基片將波導側基片的一端與傳輸側基片的一端連接在一起；在微帶介質基片（5）的頂部設有微帶線導帶（4）；將微帶介質基片（5）與微帶線導帶（4）合稱為微帶探針板；在微帶探針板的底部設有微帶板大面積地層（6）；微帶探針板的一端經減高矩形波導（2）與矩形波導（1）相連接；微帶探針板的另一端的頂部設有微帶傳輸線腔體塊（7）。

【技術特征摘要】
1.用于W波段波導—微帶探針轉換器，包括矩形波導（1），其特征在于：設有減高矩形波導（2）、過渡窗（3）、微帶線導帶（4）、微帶介質基片（5）、微帶板大面積地層（6）、微帶傳輸線腔體塊（7）；其中，微帶介質基片（5）由波導側基片、銜接段基片、和傳輸側基片三部分構成；通過銜接段基片將波導側基片的一端與傳輸側基片的一端連接在一起；在微帶介質基片（5）的頂部設有微帶線導帶（4）；將微帶介質基片（5）與微帶線導帶（4）合稱為微帶探針板；在微帶探針板的底部設有微帶板大面積地層（6）；微帶探針板的一端經減高矩形波導（2）與矩形波導（1）相連接；微帶探針板的另一端的頂部設有微帶傳輸線腔體塊（7）。2.根據權利要求1所述的用于W波段波導—微帶探針轉換器，其特征在于：波導側基片的體積不大于減高矩形波導（2）的體積。3.根據權利要求1所述的用于W波段波導—微帶探針轉換器，其特征在于：矩形波導（1）的寬度與減高矩形波導（2）的寬度相等。4.根據權利要求1所述的用于W波段波導—微帶探針轉換器，其特征在于：在銜接段基片的底部、傳輸測基片的底部覆蓋有微帶板大面積地層（6）。5.根據權利要求1所述的用于W波段波導—微帶探針轉換器，其特征在于：微帶線導帶（4）由磁耦合矩形環（9）、接地線（10）、微帶阻抗線（11）、阻抗變換線（12）、微帶傳輸線（13）構成；其中：磁耦合矩形環（9...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉志紅，張瑞，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第三十八研究所，
類型：新型
國別省市：安徽;34