CN103515683A - 波导微带线转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种波导微带线转换器，包括，一块上层蚀刻有微带线（1）和短路贴片（2）图案，下层金属接地板（5）开有信号窗口的双面印制电路板，短路贴片的矩形边制有T形缺口，两条微带线对称地通过上述短路贴片两边的T形缺口伸入短路金属面而形成两个微带线端口；制有金属过孔（4）的介质基板（3）位于上下两层图案之间；位于双面印制电路板上下两层图案之间的金属化过孔围绕所述信号窗口的外缘，围成圈状缺口开环，与短路贴片和激励振子（7）共同形成了位于矩形波导（8）正上方的一个等效为内部填充介质的矩形金属空腔而构成矩形波导的负载端，并与两个微带线端口构成三端口器件。本发明解决了现有双端口波导微带线转换器构成微带阵列天线时损耗大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种可应用于工作在准毫米波段的波导与微带线之间的传输线电路转换，也可用于具有波导馈电的微带天线及其阵列的馈电结构。特别是适用于微带阵列天线波导微带线转换器结构。
背景技术
现有技术为了降低微带天线或微带阵列天线传输线的损耗，往往在微带天线与微波传输线之间，采用一个两端口的波导微带线转换器，该两端口的波导微带线转换器是一个单层介质板微带线转换器。其介质板的最下面是一个开有窗口的金属接地板，窗口的尺寸与连接矩形波导内腔的尺寸完全相同，在窗口中间设有一个称为频率调节单元的长方形金属块，在金属接地板的上方是一块介质板，在介质板的另一面，是一块开了缺口的短路金属面，以及一个用于输出信号的微带线，微带线通过缺口伸入到短路金属面里面。短路金属面与介质板底部接地板之间用一些金属通孔实现两者的电气连接。在具体应用中，变换器的微带线输出端接平面电路，而波导端口接波导器件。在微带阵列天线应用中，通常从波导微带线转换器出来的微带线与微带线功分网络相联接，由于阵列天线需要杜绝方向图中出现栅瓣，从而单元间距不能过大，引起二维平面阵列天线的阵面中心经常没有足够空隙用于排列上述现有技术波导微带线转换器，只能通过一截微带线将波导微带线转换器位置从中心移出一段距离甚至于阵面边缘。由于经过一截微带线才传输到阵面中心，再通过微带功分网络将能量分配到各辐射单元，增加了系统损耗。
发明内容
本发明针对上述现有波导微带线转换器方案存在的不足之处，提供一种以一个三端口波导微带转换器来完成现有技术两端口波导微带线转换器和一级微带功分器两种电路结构功能，以减小馈电网络的损耗，有利于得到较高天线增益，更优良的波导微带线转换器。
本发明的上述目的可以通过以下措施来达到。一种波导微带线转换器，包括，一块上层蚀刻有微带线1和短路贴片2图案，下层金属接地板开有信号窗口，窗口中间制有矩形金属块激励振子图案的双面印制电路板和矩形波导8，其特征在于：所述短路贴片2的矩形边至少制有两条对称中心线的T形缺口，末端带有矩形体的至少两条微带线1，对称地通过上述短路贴片2两边的T形缺口伸入短路金属面而形成两个微带线端口；制有金属过孔4的介质基板3位于上下两层图案之间；位于双面印制电路板上下两层图案之间的金属化过孔4 围绕所述信号窗口的外缘，围成圈状缺口开环，与短路贴片2和激励振子共同形成了位于矩形波导8正上方的一个等效为内部填充介质的矩形金属空腔而构成矩形波导8的负载端，并与上述两个微带线端口构成一个三端口器件。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果:
波导微带线转换器是一个三端口器件，除了实现波导到微带线的转换外还兼有功分器的功能。本发明采用1块双面印制板覆盖在矩形波导8上的方案，由金属接地板、蚀刻掉金属的信号窗口和激励振子7实现对矩形波导8内能量的截获；用一圈金属过孔4、短路贴片2和金属接地板围成的腔体来限制能量在介质基板3中扩散；用对称分布的一对微带线1实现双路输出，既具有低损耗特性，又具备了同时有较好的带宽特性。微带线的末端添加的“T”字形矩形单元体进一步提高了调整的灵活度。既实现了波导到微带线的转换作用，还具有功分器的功能。仿真结果表明，本发明在改变微带线的伸入长度不但会显著改变反射损耗的数值，而且也会一定程度使转换器的工作频率发生改变，且调整微带线的伸入长度能够改善端口阻抗匹配。
金属化过孔4、短路贴片2和激励振子所形成的内部填充介质的矩形空腔，实现了矩形波导8内的微波能量到微带线1的高效转换。
由于除了实现波导到微带线的转换外还兼有功分器的功能，增加了微带阵列天线设计的灵活性并减小了馈电网络损耗，有利于得到较高的天线增益。
本发明特别适应于天线馈电及波导之间不同传输线的结构转换。
具体实施方式
在描述的波导微带线转换器中，包括一块上层蚀刻有微带线1和短路贴片2，下层金属接地板开有信号窗口，窗口中间制有矩形金属块激励振子的双面印制电路板和矩形波导8，微带线1和短路贴片2形成双面印制板上层图案层，金属接地板、信号窗口和激励振子形成双面印制板下层图案层。短路贴片2的矩形边至少制有两条对称中心线的T形缺口，末端带有矩形体的至少两条微带线1，对称地通过上述短路贴片2两边的T形缺口伸入短路金属面而形成两个微带线端口。制有金属过孔4的介质基板3位于上下两层图案之间。制有金属过孔4的介质基板3形成双面印制板的中间层。信号窗口和激励振子位于矩形波导8的开口端面正中。末端带有矩形体的至少两条微带线1，对称地通过上述短路贴片2两边的T形缺口伸入短路金属面而形成两个微带线端口；微带线1是成对出现，其末端为“T”字形。制有金属过孔4的介质基板3位于上下两层图案之间；位于双面印制电路板上下两层图案之间的金属化过孔4围绕所述信号窗口的外缘，围成圈状缺口开环，与短路贴片2和激励振子 形成了位于矩形波导8正上方，等效为内部填充介质的矩形金属空腔而构成矩形波导8的负载端，并与上述两个微带线端口构成一个三端口器件。
在双面印制电路板的上下两层图案之间围成腔体状的圈状环绕金属化过孔4形成了等效为内部填充介质的矩形金属空腔。该空腔位于矩形波导8的正上方，构成矩形波导8的负载端。从矩形波导8输入的微波信号经过激励振子耦合到微带线1与短路贴片2之间的间隙，再通过一对微带线1输出，实现波导传输线到两段微带线的转换。同时还实现信号能量从一个输入端口到两个输出端口的分配或者从两个微带输入端口到一个波导端口的信号能量合成。
完整装配好的波导微带线转换器由一块双面覆铜印制板直接压在一个矩形波导8的波导口之上的方式装配形成，从而构成一个三端口器件。这三个端口分别是一个波导端口和两个微带线端口。
Claims (6)
1.一种波导微带线转换器，包括，一块上层蚀刻有微带线（1）和短路贴片（2）图案，下层金属接地板（5）开有信号窗口（6），窗口中间制有矩形金属块激励振子（7）图案的双面印制电路板和矩形波导（8），其特征在于：所述短路贴片（2）的矩形边至少制有两条对称中心线的T形缺口，末端带有矩形体的至少两条微带线（1），对称地通过上述短路贴片（2）两边的T形缺口伸入短路金属面而形成两个微带线端口；制有金属过孔（4）的介质基板（3）位于上下两层图案之间；位于双面印制电路板上下两层图案之间的金属化过孔（4）围绕所述信号窗口（6）的外缘，围成圈状缺口开环，与短路贴片（2）和激励振子（7）共同形成了位于矩形波导（8）正上方的一个等效为内部填充介质的矩形金属空腔而构成矩形波导（8）的负载端，并与上述两个微带线端口构成一个三端口器件。
2.如权利要求1所述的波导微带线转换器，其特征在于，微带线（1）末端为“T”字形，且是成对出现。
3.如权利要求1所述的波导微带线转换器，其特征在于，信号窗口（6）和激励振子（7）位于矩形波导（8）的开口端面正中。
4.如权利要求1所述的波导微带线转换器，其特征在于，从矩形波导（8）输入的微波信号经过激励振子（7）耦合到微带线（1）与短路贴片（2）之间的间隙，再通过一对微带线（1）输出，实现波导传输线到两段微带线的转换。
5.如权利要求1所述的所述的波导微带线转换器，其特征在于，信号能量从一个输入端口到两个输出端口的分配，或者从两个微带输入端口到一个波导端口的信号能量合成。
6.如权利要求1所述的所述的波导微带线转换器，其特征在于，所述三个端口分别是一个波导端口和两个微带线端口。
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| CN (1) | CN103515683A (zh) |
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