CN105514556A - 微带线与金属矩形波导间的转换装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种微带线与金属矩形波导间的转换装置与方法，包括：微带线、基片集成波导、金属缝隙和金属矩形波导；所述的微带线的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导，基片集成波导的底面为金属接地板，金属接地板蚀刻有金属缝隙，金属矩形波导对接在金属缝隙内。本发明其仅需单层PCB板以及金属矩形波导，就能完成微带线-金属矩形波导的转换，结构简单，实现频带宽、插损小。
Description
技术领域
本发明涉及用于微波传输的无源元件，具体说是一种微带线与金属矩形波导间的转换装置与方法。
背景技术
微波、毫米波在通信中应用越来越广泛，而金属矩形波导、微带线作为微波、毫米波通信中常用到的传输媒介，二者间转换电路是必须使用的装置。通过微带-波导转换结构能够实现两种电磁波传输结构的过渡连接，同时达到阻抗匹配的目的。
当前存在的微带-波导转换形式主要有：矩形波导-脊波导-微带过渡转换结构、矩形波导-鳍线-微带过渡转换、矩形波导-微带探针过渡转换等结构，以上常规设计，其中矩形波导-脊波导-微带转换结构，其原理简单但是体积大；矩形波导-鳍线-微带过渡转换损耗大且设计困难；矩形波导-微带探针过渡转换装配是当前微波、毫米波系统应用较广泛的结构，其易于设计，是一种较成熟的转换电路，但是该结构体积大、装配构成以及工艺实现复杂。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种微带线与金属矩形波导间的转换装置与方法，其仅需双面PCB板以及金属矩形波导，就能完成微带线-金属矩形波导的转换，结构简单，实现频带宽、插损小。
为实现上述目的，本发明的技术方案是，微带线与金属矩形波导间的转换装置，包括：微带线、基片集成波导、金属缝隙和金属矩形波导；所述的微带线的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导，基片集成波导的底面为金属接地板，金属接地板蚀刻有金属缝隙，金属矩形波导对接在金属缝隙内。
进一步的，所述的微带线为Y字型或阶梯型。
进一步的，所述的基片集成波导表面刻蚀有金属。
进一步的，所述的金属缝隙为矩形。
进一步的，所述的金属矩形波导为金属阶梯矩形波导。
微带线与金属矩形波导间的转换方法，是在上述转换装置中实现的，具体步骤如下：
S1：在介质基板上蚀刻微带线，微带线的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导；通过阻抗变换的微带线实现了从馈电端口至基片集成波导的匹配；
S2：进而微带线的准TEM模的电磁波转化为在基片集成波导中传输的TE模；
S3：再通过基片集成波导在金属缝隙处将电磁波传输至金属矩形波导；
S4：通过金属矩形波导变换为标准尺寸矩形波导或者所需要尺寸的矩形波导。
进一步的，在上述方法中金属矩形波导为金属阶梯矩形波导。
作为更进一步的，在步骤S3中电磁波传输方向0～360°转向至金属矩形波导中。
作为更进一步的，在步骤S3中电磁波传输方向90°转向至金属矩形波导中。
作为更进一步的，介质基板采用5mil厚度。
作为更进一步的，步骤S4中标准尺寸为GB11450的波导国家标准。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本发明结构简单，仅有PCB板、矩形波导两部分；实现频带宽、插损小；装配定位简单，更易实现高精度装配定位；灵活实现微带与矩形波导转换的构成角度；
A、结构简单，常规的微带--波导转换一般由3部分：微带PCB板、反射腔(波导短路面)、金属矩形波导组成，本发明仅需PCB板与金属矩形波导组成；
B、频段宽，可根据需求调整微带匹配线以及矩形波导的阶梯部分，实现超宽带；
C.装配定位简单，相较于传统3部分构成的微带-波导转换，其需要保证反射腔、PCB板、矩形波导的三部分对位准确，而本发明只有2部分结构，实现PCB与矩形波导的装配定位精度会得到提高；
D.灵活实现微带与矩形波导转换的构成角度，由于传统微带-波导转换的反射腔设计，使得其仅对于微带与波导90°的角度转换易于实现，而对于其他角度不易实现，而本发明由于无反射腔，所以对于任意其他角度的微带-波导转换更易实现；
附图说明
本发明共有附图5幅：
图1为本发明俯视图的组成示意图；
图2为本发明仰视图的组成示意图；
图3为本发明沿A-A面的剖面组成示意图；
图4为E波段采用此发明的微带-波导仿真结果示意图；
图5为转换装置的实物图。
图中序号说明：1、微带线，2、基片集成波导，3、金属缝隙，4、金属阶梯矩形波导。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1
微带线与金属矩形波导间的转换装置，包括：微带线1、基片集成波导2、金属缝隙3和金属矩形波导；所述的微带线1的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导2，基片集成波导2的底面为金属接地板，金属接地板蚀刻有金属缝隙3，金属矩形波导对接在金属缝隙3内。所述的微带线1为Y字型或阶梯型。所述的基片集成波导2表面刻蚀有金属。所述的金属缝隙3为矩形。所述的金属矩形波导为金属阶梯矩形波导4。
微带线与金属矩形波导间的转换方法，是在上述转换装置中实现的，具体步骤如下：
S1：在5mil厚度的介质基板上蚀刻微带线1，微带线1的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导2；通过阻抗变换的微带线1实现了从馈电端口至基片集成波导2的匹配；
S2：进而微带线1的准TEM模的电磁波转化为在基片集成波导2中传输的TE模；
S3：再通过基片集成波导2在金属缝隙3处将电磁波传输方向90°转向至金属矩形波导中；
S4：通过金属矩形波导变换为标准尺寸矩形波导或者所需要尺寸的矩形波导。
在上述方法中金属矩形波导为金属阶梯矩形波导4。
作为更进一步的，步骤S4中标准尺寸为GB11450的波导国家标准。
实施例2
微带线与金属矩形波导间的转换装置，包括：微带线、基片集成波导、金属缝隙和金属矩形波导；所述的微带线的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导，基片集成波导的底面为金属接地板，金属接地板蚀刻有金属缝隙，金属矩形波导对接在金属缝隙内。所述的微带线为Y字型或阶梯型。所述的基片集成波导表面刻蚀有金属。所述的金属缝隙为矩形。所述的金属矩形波导为金属阶梯矩形波导。
微带线与金属矩形波导间的转换方法，是在上述转换装置中实现的，具体步骤如下：
S1：在5mil厚度的介质基板上蚀刻微带线，微带线的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导；通过阻抗变换的微带线实现了从馈电端口至基片集成波导的匹配；
S2：进而微带线的准TEM模的电磁波转化为在基片集成波导中传输的TE模；
S3：再通过基片集成波导在金属缝隙处将电磁波传输方向270°转向至金属矩形波导中；
S4：通过金属矩形波导变换为标准尺寸矩形波导或者所需要尺寸的矩形波导。
在上述方法中金属矩形波导为金属阶梯矩形波导。
作为更进一步的，步骤S4中标准尺寸为GB11450的波导国家标准。
实施例3
微带线与金属矩形波导间的转换装置，包括：微带线、基片集成波导、金属缝隙和金属矩形波导；所述的微带线的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导，基片集成波导的底面为金属接地板，金属接地板蚀刻有金属缝隙，金属矩形波导对接在金属缝隙内。所述的微带线为Y字型或阶梯型。所述的基片集成波导表面刻蚀有金属。所述的金属缝隙为矩形。所述的金属矩形波导为金属阶梯矩形波导。
微带线与金属矩形波导间的转换方法，是在上述转换装置中实现的，具体步骤如下：
S1：在5mil厚度的介质基板上蚀刻微带线，微带线的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导；通过阻抗变换的微带线实现了从馈电端口至基片集成波导的匹配；
S2：进而微带线的准TEM模的电磁波转化为在基片集成波导中传输的TE模；
S3：再通过基片集成波导在金属缝隙处将电磁波传输方向360°转向至金属矩形波导中；
S4：通过金属矩形波导变换为标准尺寸矩形波导或者所需要尺寸的矩形波导。
在上述方法中金属矩形波导为金属阶梯矩形波导。
作为更进一步的，步骤S4中标准尺寸为GB11450的波导国家标准。
由于本发明仅需PCB板以及金属矩形波导两部分器件构成，易于设计，实现简单，可用于微波、毫米波的任意频段实现，图4为E波段采用此结构实现仿真结果，可见其电气指标较好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.微带线与金属矩形波导间的转换装置，其特征在于，包括：微带线(1)、基片集成波导(2)、金属缝隙(3)和金属矩形波导；所述的微带线(1)的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导(2)，基片集成波导(2)的底面为金属接地板，金属接地板蚀刻有金属缝隙(3)，金属矩形波导对接在金属缝隙(3)内。
2.根据权利要求1所述的微带线与金属矩形波导间的转换装置，其特征在于，所述的微带线(1)为Y字型或阶梯型。
3.根据权利要求2所述的微带线与金属矩形波导间的转换装置，其特征在于，所述的基片集成波导(2)表面蚀刻有金属。
4.根据权利要求1所述的微带线与金属矩形波导间的转换装置，其特征在于，所述的金属缝隙(3)为矩形。
5.根据权利要求1-4任一项所述的微带线与金属矩形波导间的转换装置，其特征在于，所述的金属矩形波导为金属阶梯矩形波导(4)。
6.微带线与金属矩形波导间的转换方法，是在上述转换装置中实现的，其特征在于，具体步骤如下：
S1：在介质基板上蚀刻微带线(1)，微带线(1)的一端接馈电端口，另一端连接基片集成波导(2)；通过阻抗变换的微带线(1)实现了从馈电端口至基片集成波导(2)的匹配；
S2：进而微带线(1)的准TEM模的电磁波转化为在基片集成波导(2)中传输的TE模；
S3：再通过基片集成波导(2)在金属缝隙(3)处将电磁波传输至金属矩形波导；
S4：通过金属矩形波导变换为标准尺寸的矩形波导或者所需要尺寸的矩形波导。
7.根据权利要求6所述的微带线与金属矩形波导间的转换方法，其特征在于，在上述方法中金属矩形波导为金属阶梯矩形波导(4)。
8.根据权利要求7所述的微带线与金属矩形波导间的转换方法，其特征在于，在步骤S3中电磁波传输方向0～360°转向至金属矩形波导中。
9.根据权利要求8所述的微带线与金属矩形波导间的转换方法，其特征在于，步骤S4中标准尺寸为GB11450的波导国家标准。
10.根据权利要求6所述的微带线与金属矩形波导间的转换方法，介质基板采用5mil厚度。
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