CN108270060A - 一种同轴波导到微带过渡电路结构 - Google Patents

一种同轴波导到微带过渡电路结构 Download PDF

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刘亚威
王慧玲
祝大龙
王雁翔
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Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Beijing Institute of Telemetry Technology
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Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Beijing Institute of Telemetry Technology
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/085—Coaxial-line/strip-line transitions

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Abstract

本发明公开了一种同轴波导到微带过渡电路结构，包括：顶层微带传输线、介质基板、底层印制图形和同轴波导空气腔体；顶层微带传输线设置在介质基板上；底层印制图形为印制在介质基板下的带有槽线短路短截线的渐变槽线图形；顶层微带传输线、介质基板和底层印制图形构成电路板；电路板嵌入在同轴波导空气腔体的中心位置。通过本发明解决了传统波导到微带线带宽窄、插损大的缺点。

Description

一种同轴波导到微带过渡电路结构
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种同轴波导到微带过渡电路结构。
背景技术
微波、毫米波固态功率放大器广泛应用于通信等领域。功率合成技术是实现固态功率放大器的必要技术手段，其中，波导内空间功率合成电路具有良好的应用前景。
基于渐变鳍线波导微带过渡电路作为波导内空间功率合成放大器的关键电路，实现了波导模式与微带线模式的相互转换，基于渐变鳍线波导微带过渡电路设计就是确定鳍线形状以实现波导到槽线的宽带、小反射、低插损过渡。这类似于渐变传输线的阻抗变换设计，必须在反射损耗和尺寸间权衡。
目前，文献中给出基于Klopfenstein曲线的最优渐变鳍线阵设计，但是由于端点处存在阻抗阶跃，加大反射损耗，使得传输特性变差，合成效率降低。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种同轴波导到微带过渡电路结构，解决了传统波导到微带线带宽窄、插损大的缺点。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种同轴波导到微带过渡电路结构，包括：顶层微带传输线(1)、介质基板(2)、底层印制图形(3)和同轴波导空气腔体(4)；
顶层微带传输线(1)设置在介质基板(2)上；
底层印制图形(3)为印制在介质基板(2)下的带有槽线短路短截线的渐变槽线图形；
顶层微带传输线(1)、介质基板(2)和底层印制图形(3)构成电路板；
电路板嵌入在同轴波导空气腔体(4)的中心位置。
在上述同轴波导到微带过渡电路结构中，介质基板(2)为：介电常数为2.2的Rogers 5880基板。
在上述同轴波导到微带过渡电路结构中，介质基板(2)的厚度为0.254mm，长度为40mm，宽度为5mm，高度为0.254mm。
在上述同轴波导到微带过渡电路结构中，顶层微带传输线(1)为：扇形开路短截线。
在上述同轴波导到微带过渡电路结构中，顶层微带传输线(1)的长度为10mm，宽度为0.78mm。
在上述同轴波导到微带过渡电路结构中，扇形开路短截线的扇形角度为70°，扇形半径为1mm。
在上述同轴波导到微带过渡电路结构中，带有槽线短路短截线的渐变槽线图形采用Hecken-Taper形式，长度为26mm；其中，正面微带线与背面槽线过渡，槽线宽度为0.2mm；槽线短路短截线为圆形，直径为1mm。
在上述同轴波导到微带过渡电路结构中，同轴波导空气腔体(4)的内半径为15mm，外半径为20mm。
本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的同轴波导到微带过渡电路结构传输性能良好，带宽得到了提高，在X、Ku频段内插入损耗不大于0.3dB，反射系数小于-20dB，大大减小了插入损耗，使得设计更加灵活，适用于超宽带功率合成电路中，并能够扩展到其他波导到微带线过渡电路应用，可进行大规模生产。
(2)本发明所述的同轴波导到微带过渡电路结构加工安装方便、体积小、便于实现，可以在实际应用中能够灵活控制功率分配/合成网络的路数。
(3)本发明所述的同轴波导到微带过渡电路结构制作方便，降低了制作成本。
附图说明
图1是本发明实施例中一种同轴波导到微带过渡电路结构的分解图；
图2是本发明实施例中一种同轴波导到微带过渡电路结构的顶层示意图；
图3是本发明实施例中一种同轴波导到微带过渡电路结构的底层示意图；
图4是本发明实施例中一种X波段仿真结果示意图；
图5是本发明实施例中一种Ku波段仿真结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。
本发明公开了一种同轴波导到微带过渡电路结构，适用于微波毫米波场模式变换电路。与现有结构对比，该同轴波导到微带过渡电路结构在渐变鳍线阵端点不存在阶跃，可以实现平滑过渡。在X、Ku频段内，插入损耗小于0.25dB，反射系数小于-16dB，性能良好。
参照图1，示出了本发明实施例中一种同轴波导到微带过渡电路结构的分解图。参照图2，示出了本发明实施例中一种同轴波导到微带过渡电路结构的顶层示意图。参照图3，示出了本发明实施例中一种同轴波导到微带过渡电路结构的底层示意图。在本实施例中，所述同轴波导到微带过渡电路结构，包括：顶层微带传输线1、介质基板2、底层印制图形3和同轴波导空气腔体4。
在本实施例中，顶层微带传输线1设置在介质基板2上；底层印制图形3为印制在介质基板2下的带有槽线短路短截线的渐变槽线图形；顶层微带传输线1、介质基板2和底层印制图形3构成电路板；电路板嵌入在同轴波导空气腔体4的中心位置。
优选的，介质基板2可以为：介电常数为2.2的Rogers 5880基板。其中，介质基板2的厚度可以为0.254mm，长度可以为40mm，宽度可以为5mm，高度可以为0.254mm。
优选的，顶层微带传输线1可以为：扇形开路短截线。其中，扇形开路短截线的扇形角度可以为70°，扇形半径可以为1mm。
优选的，顶层微带传输线1的长度可以为10mm，宽度可以为0.78mm。
优选的，带有槽线短路短截线的渐变槽线图形采用Hecken-Taper形式，长度可以为26mm。其中，正面微带线与背面槽线过渡，槽线宽度为0.2mm；槽线短路短截线为圆形，直径为1mm。
优选的，同轴波导空气腔体4的内半径为15mm，外半径为20mm。
基于上述实施例，在本实施例中，所述同轴波导到微带过渡电路结构的设计流程可以如下：
步骤S1，确定同轴波导参数。
在本实施例中，确定同轴波导参数，也即：确定同轴波导空气腔体的内半径为15mm，外半径为20mm。
步骤S2，确定介质基板的特性参数。
在本实施例中，确定介质基板的特性参数，也即：选择介电常数为2.2的Rogers5880基板作为介质基板。其中，介质基板的厚度为0.254mm，长度为40mm，宽度为5mm，高度为0.254mm。
步骤S3，确定正面微带线宽度、微带开路短截线形状及尺寸。
在本实施例中，确定正面微带线宽度、微带开路短截线形状及尺寸，也即：选择角度为70°、半径为1mm的扇形开路短截线作为顶层微带传输线。其中，顶层微带传输线的长度为10mm，宽度为0.78mm。
步骤S4，确定正面渐变槽线形状、长度、槽线短路短截线形状及尺寸。
在本实施例中，确定正面渐变槽线形状、长度、槽线短路短截线形状及尺寸，也即，选择带有槽线短路短截线的渐变槽线图形作为底层印制图形。其中，带有槽线短路短截线的渐变槽线图形采用Hecken-Taper形式，长度为26mm；正面微带线与背面槽线过渡，槽线宽度为0.2mm；槽线短路短截线为圆形，直径为1mm。
在本发明的一优选实施例中，参照图4，示出了本发明实施例中一种X波段仿真结果示意图。参照图5，示出了本发明实施例中一种Ku波段仿真结果示意图。
在本实施例中，将两个40mm长度的过渡段相连接，长度为80mm。由图4和图5，可以看出：在X、Ku频段内插入损耗不大于0.3dB，反射系数小于-20dB，大大减小了插损，具有宽带的特性。
综上所述，本发明所述的同轴波导到微带过渡电路结构传输性能良好，带宽得到了提高，在X、Ku频段内插入损耗不大于0.3dB，反射系数小于-20dB，大大减小了插入损耗，使得设计更加灵活，适用于超宽带功率合成电路中，并能够扩展到其他波导到微带线过渡电路应用，可进行大规模生产。
其次，本发明所述的同轴波导到微带过渡电路结构加工安装方便、体积小、便于实现，可以在实际应用中能够灵活控制功率分配/合成网络的路数。
此外，本发明所述的同轴波导到微带过渡电路结构制作方便，降低了制作成本。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，包括：顶层微带传输线(1)、介质基板(2)、底层印制图形(3)和同轴波导空气腔体(4)；
顶层微带传输线(1)设置在介质基板(2)上；
底层印制图形(3)为印制在介质基板(2)下的带有槽线短路短截线的渐变槽线图形；
顶层微带传输线(1)、介质基板(2)和底层印制图形(3)构成电路板；
电路板嵌入在同轴波导空气腔体(4)的中心位置。
2.根据权利要求1所述的同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，介质基板(2)为：介电常数为2.2的Rogers 5880基板。
3.根据权利要求1或2所述的同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，介质基板(2)的厚度为0.254mm，长度为40mm，宽度为5mm，高度为0.254mm。
4.根据权利要求1所述的同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，顶层微带传输线(1)为：扇形开路短截线。
5.根据权利要求1或4所述的同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，顶层微带传输线(1)的长度为10mm，宽度为0.78mm。
6.根据权利要求4所述的同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，扇形开路短截线的扇形角度为70°，扇形半径为1mm。
7.根据权利要求1所述的同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，带有槽线短路短截线的渐变槽线图形采用Hecken-Taper形式，长度为26mm；其中，正面微带线与背面槽线过渡，槽线宽度为0.2mm；槽线短路短截线为圆形，直径为1mm。
8.根据权利要求1所述的同轴波导到微带过渡电路结构，其特征在于，同轴波导空气腔体(4)的内半径为15mm，外半径为20mm。
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Title
刘亚威等: ""用于空间功率合成的新型2×2渐变鳍线阵分析与设计"", 《电子与信息学报》 *

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