CN109167138A - 一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置 - Google Patents

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沈玮
陈桂莲
张理正
张鑫裴
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    • H01P5/085—Coaxial-line/strip-line transitions

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Abstract

本发明提供了一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，包括：微带基板、波导管底座、波导管盖板及同轴连接器，所述波导管底座、波导管盖板分别设有匹配的波导内腔，所述微带基板固定焊接于所述波导管底座上的波导内腔端面上，所述波导管盖板与所述波导管底座通过连接件压紧固定并保持波导内腔相匹配，所述同轴连接器焊接于所述波导管底座的窄边并与所述微带基板通过所述波导管底座的窄边电连接。该装置具有结构简单，加工方便，成本低廉，易于返修等优点。

Description

一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置
技术领域
本发明涉及微波通信领域的波导同轴转换装置，特别涉及一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置。
背景技术
随着微波通信技术的发展，微波系统仍依靠波导和同轴线作为主要的传输媒质。其中波导具有低插损、高功率容量等特点。但它体积较大，价格昂贵，且机械强度高，无法任意弯折。而同轴电缆尺寸较小，布线灵活且便于实验应用，但它的传输损耗却较大。系统间相互级联时，两者往往同时存在，此时波导同轴转换装置作为连接两者的桥梁显得至关重要。
按照同轴端口与波导的相对位置来区分，当下常见的转换方式有两种，一种是同轴端口位于波导的宽边，第二种是同轴端口位于矩形波导的端接面。而前者会导致装置过高，后者则会导致装置体积过大。同时在微波系统布局中，往往希望同轴端口直接与波导的窄边互联，以减少信号插损。针对这一问题，专利号为“CNIO5789805A”提出的“一种波导同轴转换装置”的做法是通过带转弯的探针来实现窄边馈电，通过探针上的匹配锤来调节装置的电性能。而专利号为“CNIO6159405A”提出的“一种从窄边输出的波导同轴转换装置”的做法是在矩形波导腔内机械加工出一个带转弯的凸台结构，然后将同轴连接器的内导体直接焊接在凸台上，以此来实现波导到同轴的转换。这两种做法前者装配调试难度较大，后者结构复杂，不易返修。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，以解决现有的波导同轴转换装置所存在的装配调试难度较大，结构复杂，不易返修的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，包括：微带基板、波导管底座、波导管盖板及同轴连接器，所述波导管底座、波导管盖板分别设有匹配的波导内腔，所述微带基板固定焊接于所述波导管底座上的波导内腔端面上，所述波导管盖板与所述波导管底座通过连接件压紧固定并保持波导内腔相匹配，所述同轴连接器焊接于所述波导管底座的窄边并与所述微带基板通过所述波导管底座的窄边电连接。
较佳地，所述微带基板上表面设置有探针电路，下表面设置有一圈微带电路，所述微带电路上设有若干个金属通孔，所述探针电路一端位于波导端口的窄边并与所述同轴连接器相连，另一端向平行于波导端口的宽边的方向延伸，在波导的水平中心位置转弯90°后通过所述金属通孔短路接地。
较佳地，所述探针电路与同轴连接器相连的一端设有加宽的匹配块，用于通过调整匹配块的宽度及/或长度以改善所述波导同轴转换装置的输入驻波。
较佳地，所述探针电路通过在所述微带基板上表面腐蚀得到，所述微带电路通过在所述微带基板下表面周围腐蚀得到，其中，所述微带基板下表面的中心区域无覆铜。
较佳地，所述波导管底座上预留有凹槽，凹槽上添加有焊料，所述微带电路的电路宽度与所述凹槽宽度相同，用于通过焊接固定在所述波导管底座上及接地。
较佳地，所述凹槽的厚度与所述基板厚度相同。
较佳地，所述波导管盖板的波导内腔高度为四分之一工作波长，用于通过调整高度调节工作频率。
本发明提供的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置具有以下有益效果：
该装置利用微带探针作为激励途径，通过一个90°转角电路来实现窄边馈电。调整电路尺寸即可较好优化电路性能。具有结构简单，加工方便，成本低廉，易于返修等优点。
附图说明
图1为从波导窄边馈电的波导同轴转换装置的三维爆炸图；
图2为从波导窄边馈电的波导同轴转换装置微带基板上表面俯视图；
图3为从波导窄边馈电的波导同轴转换装置微带基板下表面仰视图；
图4为从波导窄边馈电的波导同轴转换装置波导管底座的结构图；
图5为从波导窄边馈电的波导同轴转换装置波导管盖板的结构图；
图6为从波导窄边馈电的波导同轴转换装置的S11及S21。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示，本实施例提供的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，包括：微带基板1、波导管底座2、波导管盖板3及同轴连接器4，其中，波导管底座2、波导管盖板3分别设有匹配的波导内腔，微带基板1固定焊接于波导管底座2上的波导内腔端面上，波导管盖板3与波导管底座2通过连接件压紧固定并保持波导内腔相匹配，同轴连接器4焊接于所述波导管底座2的窄边并与微带基板1通过所述波导管底座2的窄边电连接。
其中，再次参考图1，本实施例中的连接件为紧固螺钉，相应的，波导管底座2、波导管盖板3上设有对应的螺孔，微带基板1和同轴连接器4焊接于波导管底座2后，通过紧固螺钉5、6、7、8、9将波导管盖板3压实在波导管底座上2上。
参考图2所示，微带基板1上表面设置有探针电路，下表面设置有一圈微带电路，微带电路上设有若干个金属通孔，探针电路一端位于波导端口的窄边并与所述同轴连接器相连，另一端向平行于波导端口的宽边的方向延伸，在波导的水平中心位置转弯90°后通过金属通孔短路接地。微带探针电路用于激励出波导工作的TE10模式的电磁波。而同轴连接器4的内芯焊接于微带探针电路上。
参考图2所示，本实施例中的探针电路与同轴连接器相连的一端设有加宽的匹配块11，用于通过调整匹配块11的宽度w1及/或匹配块的长度L2以改善本实施例提供的波导同轴转换装置的输入驻波。从匹配块11出发，宽度为w2的探针电路12沿平行于波导的宽边的方向延伸出去(该方向总长L1)，在波导的水平中心位置处转弯90°，另外一端(宽度为w3)通过金属过孔短路接地。本实例中w1＝1.8mm，w2＝0.72mm，w3＝0.55mm，L2＝2.8mm，具体数值可通过仿真软件优化得出最优解。
其中，探针电路12通过在微带基板1上表面腐蚀得到，微带电路14(参考图3所示)通过在微带基板1下表面周围腐蚀得到，其中，微带基板1下表面的中心区域无覆铜。微带电路14用以接地及加固焊接，对电路性能没有影响。
如图3及图4所示，波导管底座2上预留有凹槽22，凹槽22上添加有焊料，微带电路14的电路宽度与凹槽22的宽度相同，用于通过焊接固定在所述波导管底座2上及接地。这里本实施例中的微带电路14的金属通孔15等间距设置。其中，凹槽22的厚度与微带基板1的厚度相同。
再次参考图4，本实例所提供的波导管底座2上还包括同轴接口安装孔21，凹槽22，及波导内腔23。波导内腔23的长为a，宽为b，而凹槽22的宽度为W22。实际使用中可以根据需要选取任何标准或非标准的波导内腔尺寸，本实例中a＝15mm、b＝4.5mm，凹槽宽度W22＝1mm。
如图5所示，本实施例中的波导管盖板3的波导内腔高度为射频工作信号波长的四分之一，用于通过调整高度调节工作频率。波导内腔长宽尺寸可以为标准或者非标准的波导尺寸，一端为短路面，另一端开路。这里的波导管短路盖板3由三个面组成，波导管端面31，窄边32，及宽边33。所述内腔尺寸与底座相同，高度h为四分之一个工作波长，长度为a，宽度为b，a、b的尺寸与波导管底座的波导内腔相同。改变高度h可以调节工作频率。h值越大，工作频点越低，反之，工作频率越高。本领域技术人员可根据需要调整高度h。
图6表明，本实例提供的一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置具有良好的电磁特性。在工作频带(15-17)GHz内，|S21|＜0.05dB，|S11|＜20dB。因此该装置可作为微波系统中波导和同轴线的转换装置。
本实施例提供的一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，是针对于现有技术转换装置的结构复杂，加工难度大，不易返修的技术问题，提供出一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置。该装置利用带90度弯角的微波探针电路作为波导的激励源，具有结构简单，加工方便，成本低廉，易于返修等优点。
应当理解，本领域技术人员可根据需要对装置的部分结构进行调整尺寸，本领域技术人员采用的上述尺寸及根据上述装置结构特点不同需要调整后的尺寸均包含在本发明的范围之内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，包括：微带基板、波导管底座、波导管盖板及同轴连接器，所述波导管底座、波导管盖板分别设有匹配的波导内腔，所述微带基板固定焊接于所述波导管底座上的波导内腔端面上，所述波导管盖板与所述波导管底座通过连接件压紧固定并保持波导内腔相匹配，所述同轴连接器焊接于所述波导管底座的窄边并与所述微带基板通过所述波导管底座的窄边电连接。
2.根据权利要求1所述的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，所述微带基板上表面设置有探针电路，下表面设置有一圈微带电路，所述微带电路上设有若干个金属通孔，所述探针电路一端位于波导端口的窄边并与所述同轴连接器相连，另一端向平行于波导端口的宽边的方向延伸，在波导的水平中心位置转弯90°后通过所述金属通孔短路接地。
3.根据权利要求2所述的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，所述探针电路与同轴连接器相连的一端设有加宽的匹配块，用于通过调整匹配块的宽度及/或长度以改善所述波导同轴转换装置的输入驻波。
4.根据权利要求2所述的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，所述探针电路通过在所述微带基板上表面腐蚀得到，所述微带电路通过在所述微带基板下表面周围腐蚀得到，其中，所述微带基板下表面的中心区域无覆铜。
5.根据权利要求2所述的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，所述波导管底座上预留有凹槽，凹槽上添加有焊料，所述微带电路的电路宽度与所述凹槽宽度相同，用于通过焊接固定在所述波导管底座上及接地。
6.根据权利要求5所述的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，所述凹槽的厚度与所述基板厚度相同。
7.根据权利要求1所述的从波导窄边馈电的波导同轴转换装置，其特征在于，所述波导管盖板的波导内腔高度为四分之一工作波长，用于通过调整高度调节工作频率。
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