CN110676550A - 微带线垂直过渡结构与微波器件 - Google Patents

Abstract

本发明适用于微波毫米波电路技术领域，提供了一种微带线垂直过渡结构与微波器件，该结构包括：金属盒体上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体；每个微带探针装置的正面设置微带线和微带探针；金属盒体置于两个微带探针装置之间，与每个微带探针装置的背面连接，且每个微带探针装置上设置的微带探针的位置与过渡腔体的位置对应；均开有一凹槽，两个介质匹配块分别设置在两个微带探针装置的正面，且凹槽的位置与过渡腔体的位置对应，介质匹配块用于形成短路活塞结构，微带线垂直过渡结构的结构简单，易于装配，并且设置的短路活塞结构从而可以实现高频、低损耗、小型化的微波毫米波垂直过渡结构。

Description

微带线垂直过渡结构与微波器件

技术领域

本发明属于微波毫米波电路技术领域，尤其涉及一种微带线垂直过渡结构与微波器件。

背景技术

微带垂直过渡结构是微波毫米波组件中的不可或缺的一个部件。现如今各种微波毫米波集成电路广泛应用于在现代无线系统和雷达系统中。随着对小型化要求越来越高，微波毫米波组件也越来越被广泛应用。

在微波毫米波组件内部，不同腔体间微波信号要经常进行垂直过渡连接，垂直过渡连接形式通常包括射频连接器、射频电缆、射频绝缘子、微波过渡块以及毛纽扣等形式。然而现有垂直过渡连接结构一般都需要根据腔体大小进行定制，然后根据装配温度梯度与腔体和基板进行组装，装配比较复杂；同时，在应用频率较高时，信号过渡传输性能会恶化剧烈，影响使用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种微带线垂直过渡结构与微波器件，以解决现有技术中装配复杂以及应用频率较高时，信号过渡传输性能会恶化剧烈的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种微带线垂直过渡结构，包括：一个金属盒体、两个微带探针装置以及两个介质匹配块；

所述金属盒体上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体；

每个微带探针装置的正面设置微带线和微带探针；所述金属盒体置于所述两个微带探针装置之间，与每个微带探针装置的背面连接，且每个微带探针装置上设置的微带探针的位置与所述过渡腔体的位置对应，使微波信号从一个微带探针装置上设置的微带线过渡到微带探针后在所述过渡腔体中进行垂直过渡到对侧的微带探针装置上的微带探针上；

所述两个介质匹配块均开有一凹槽，所述两个介质匹配块分别设置在所述两个微带探针装置的正面，且所述凹槽的位置与所述过渡腔体的位置对应，介质匹配块用于形成短路活塞结构。

在一实施例中，每个微带探针装置上还包括第一介质基板、正面接地焊盘；

所述第一介质基板的正面上设置所述微带线和所述微带探针，所述微带线与所述微带探针连接；

所述正面接地焊盘设置在所述第一介质基板的正面，所述正面接地焊盘为一第一金属框，所述第一金属框上设有一开口，所述微带探针通过所述开口设于所述第一金属框内。

在一实施例中，每个微带探针装置上还包括背面接地焊盘；

所述背面接地焊盘为一第一金属板，设置在所述第一介质基板的背面，所述第一金属板上设有一开窗，开窗的位置与所述第一金属框的位置相对应。

在一实施例中，所述第一金属框内的面积与所述过渡腔体的横截面面积相同，并且所述第一金属框的形状与所述过渡腔体的横截面的形状一致；

所述背面接地焊盘上的开窗的面积与所述过渡腔体的横截面面积相同，并且所述背面接地焊盘上的开窗的形状与所述过渡腔体的横截面的形状一致。

在一实施例中，每个微带探针装置上还包括接地通孔；

所述第一金属框上设置有多个接地通孔，所述背面接地焊盘上的开窗四周的第一金属板上设置有多个接地通孔，所述第一介质基板上设置多个接地通孔，并且所述正面接地焊盘上的接地通孔、所述背面接地焊盘上的接地通孔以及所述第一介质基板上的接地通孔的数量相同、位置对应且大小一致。

在一实施例中，每个介质匹配块上包括第二介质基板、匹配块接地焊盘以及匹配块内部焊盘；

每个第二介质基板上均开有一凹槽，所述凹槽的槽底设有所述匹配块内部焊盘，所述凹槽的槽口设有所述匹配块接地焊盘；

所述匹配块接地焊盘为一第二金属框，所述第二金属框上设有一开口，所述第二金属框上的开口位置与所述正面接地焊盘上的开口位置一致，且所述第二金属框的形状与所述正面接地焊盘上的所述第一金属框的形状一致，且所述第二金属框内的面积与所述正面接地焊盘上的所述第一金属框内的面积相同；

所述匹配块内部焊盘为一第二金属板，所述第二金属板与所述背面接地焊盘上的开窗的形状一致、大小相同。

在一实施例中，每个介质匹配块上还设有匹配块顶层焊盘；

所述匹配块顶层焊盘设置在与所述匹配块接地焊盘对应的所述第二介质基板的背面；

所述匹配块顶层焊盘为一第三金属板，所述第三金属板与所述介质匹配块的横截面的形状一致、大小相同；

所述匹配块内部焊盘到最近的微带探针装置上的微带探针的垂直距离为四分之一倍的波长短路面。

在一实施例中，每个介质匹配块上还设有接地通孔；

所述第二金属框上、所述第二金属板上、所述第三金属板上以及所述第二介质基板上均设置有多个接地通孔，并且所述第二金属框上的接地通孔、所述第二金属板上的接地通孔、所述第三金属板上的接地通孔以及所述第二介质基板上的接地通孔数量相同、位置对应且大小一致。

在一实施例中，所述两个微带探针装置通过焊接或者粘贴的方式固定在所述金属盒体上，且所述背面接地焊盘的开窗位置与所述金属盒体上的过渡腔体位置对应；

所述两个介质匹配块分别焊接在所述两个微带探针装置上，且所述匹配块接地焊盘与所述正面接地焊盘对应且接触，所述匹配块接地焊盘上的接地通孔与所述正面接地焊盘上的接地通孔对应。

本发明实施例的第二方面提供了一种微波器件，包括：上述任一实施例提供的微波垂直过渡连接结构。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过将过渡腔体设置在微带探针装置中间，使微带探针置于过渡腔体范围内，使微波信号从一个微带探针装置上设置的微带线过渡到微带探针后在所述过渡腔体中进行垂直过渡到对侧的微带探针装置上的微带探针上；介质匹配块设置在两个微带探针装置的外侧，用于形成短路活塞结构，微带线垂直过渡结构的结构简单，易于装配，并且设置的短路活塞结构从而可以实现高频、低损耗、小型化的微波毫米波垂直过渡结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的微带线垂直过渡结构的示意图；

图2是本发明实施例提供的过渡腔体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的微带探针装置的示意图；

图4是本发明实施例提供的微带线垂直过渡结构的剖视图示意图；

图5是本发明实施例提供的介质匹配块结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一微带线垂直过渡结构的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为本发明实施例提供的一种微带线垂直过渡结构的示意图，详述如下。

如图1所示，一种微带线垂直过渡结构，可以包括：一个金属盒体1、两个微带探针装置2以及两个介质匹配块3；

所述金属盒体1上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体11；

每个微带探针装置2的正面设置微带线和微带探针；所述金属盒体1置于所述两个微带探针装置2之间，与每个微带探针装置2的背面连接，且每个微带探针装置2上设置的微带探针的位置与所述过渡腔体11的位置对应，使微波信号从一个微带探针装置2上设置的微带线过渡到微带探针后在所述过渡腔体11中进行垂直过渡到对侧的微带探针装置2上的微带探针上；

所述两个介质匹配块3均开有一凹槽，所述两个介质匹配块3分别设置在所述两个微带探针装置2的正面，且所述凹槽的位置与所述过渡腔体的位置对应，介质匹配块用于形成短路活塞结构。

上述微带线垂直过渡结构，通过将过渡腔体设置在微带探针装置中间，使微带探针置于过渡腔体范围内，使微波信号从一个微带探针装置上设置的微带线过渡到微带探针后在所述过渡腔体中进行垂直过渡到对侧的微带探针装置上的微带探针上；介质匹配块设置在两个微带探针装置的外侧，用于形成短路活塞结构，微带线垂直过渡结构的结构简单，易于装配，并且设置的短路活塞结构从而可以实现高频、低损耗、小型化的微波毫米波垂直过渡结构。

所述金属盒体上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体，如图2所示过渡腔体结构示意图，过渡腔体可以开在金属盒体的预设位置，过渡腔体可以为长方体结构，横截面为长方形，过渡腔体还可以为其它结构，例如正方体等，在本申请中不限制过渡腔体的结构。

可选的，如图3所示，每个微带探针装置2上还包括第一介质基板21、正面接地焊盘22，另外如图3所示，每个微带探针装置2上还包括微带线23以及微带探针24。

所述第一介质基板21的正面上设置所述微带线23和所述微带探针24，所述微带线23与所述微带探针24连接；

所述正面接地焊盘22设置在所述第一介质基板21的正面，所述正面接地焊盘22为一第一金属框，所述第一金属框上设有一开口，所述微带探针25通过所述开口设于所述第一金属框内，使微带探针传输的信号约束在第一金属框尺寸范围内。可选的，所述正面接地焊盘22可以焊接在所述第一介质基板21的正面。

可选的，第一金属框的形状可以为圆形、长方形、正方形、五边形以及其它形状，在本实施例中一第一金属框为长方形进行示例。

可选的，如图3所示，每个微带探针装置2上还包括背面接地焊盘25。

所述背面接地焊盘25为一第一金属板，设置在所述第一介质基板21的背面，所述第一金属板上设有一开窗，即在第一金属板上去除开窗位置的金属，开窗的位置与所述第一金属框的位置相对应。可选的，所述背面接地焊盘25可以焊接在所述第一介质基板21的背面。

可选的，如图3所示，所述第一金属框内的面积与所述过渡腔体11的横截面面积相同，并且所述第一金属框的形状与所述过渡腔体11的横截面的形状一致；例如，过渡腔体为长方形，则第一金属框也为长方形，且过渡腔体的横截面的大小与第一金属框的大小一致。

所述背面接地焊盘25上的开窗的面积与所述过渡腔体11的横截面面积相同，并且所述背面接地焊盘25上的开窗的形状与所述过渡腔体11的横截面的形状一致。例如，过渡腔体为长方形，则背面接地焊盘25上的开窗也为长方形开窗，且过渡腔体的横截面的大小与背面接地焊盘25上的开窗的大小一致，以实现微波信号可以从开窗区域进行传输。

可选的，为了实现连通，每个微带探针装置2上还包括接地通孔26。

所述第一金属框上设置有多个接地通孔26，所述背面接地焊盘25上的开窗四周的第一金属板上设置有多个接地通孔26，所述第一介质基板21上设置多个接地通孔，并且所述正面接地焊盘22上的接地通孔26、所述背面接地焊盘25上的接地通孔26以及所述第一介质基板21上的接地通孔的数量相同、位置对应且大小一致，这样正面接地焊盘22、背面接地焊盘26以及所述第一介质基板通过接地通孔实现接地效果。

可选的，第一介质基板21上的正面接地焊盘22、背面接地焊盘25和接地通孔26形成类波导腔结构，使微带探针传输的信号约束在类波导腔结构尺寸范围内。

如图4所示微带线垂直过渡结构的剖视图，所述两个微带探针装置通过焊接或者粘贴的方式固定在所述金属盒体上，需要注意的是，两个微带探针装置上的正面接地焊盘、背面接地焊盘的开窗以及金属盒体上的过渡腔体位置均对应。

可选的，如图5所示介质匹配块结构示意图，每个介质匹配块3上包括第二介质基板31、匹配块接地焊盘32以及匹配块内部焊盘33。

每个第二介质基板31上均开有一凹槽，所述凹槽的槽底设有所述匹配块内部焊盘33，所述凹槽的槽口设有所述匹配块接地焊盘32，即将第二介质基板31进行介质层去除，利用匹配块内部焊盘33充当短路面功能。可选的，匹配块接地焊盘32通过焊接的方式焊接在第二介质基板31的凹槽的槽底，匹配块内部焊盘33通过焊接的方式焊接在第二介质基板31的凹槽的槽口。

如图5所示，所述匹配块接地焊盘31为一第二金属框，所述第二金属框上设有一开口，所述第二金属框上的开口位置与所述正面接地焊盘22上的开口位置一致，且所述第二金属框的形状与所述正面接地焊盘22上的所述第一金属框的形状一致，且所述第二金属框内的面积与所述正面接地焊盘22上的所述第一金属框内的面积相同。

所述匹配块内部焊盘33为一第二金属板，所述第二金属板与所述背面接地焊盘25上的开窗的形状一致、大小相同。可选的，如图5所示，第二金属板可以置于第一金属框内部，第一金属框和第二金属板与介质匹配块的横截面的形状相同且大小相同。

可选的，如图5所示，每个介质匹配块3上还设有匹配块顶层焊盘34。

所述匹配块顶层焊盘34设置在与所述匹配块接地焊盘32对应的所述第二介质基板31的背面。可选的，匹配块顶层焊盘34可以通过焊接的方式焊接在匹配块接地焊盘32对应的所述第二介质基板31的背面。

所述匹配块顶层焊盘34为一第三金属板，所述第三金属板与所述介质匹配块的横截面的形状一致、大小相同，即第三金属板为与介质匹配块的横截面相同的金属板。

如图6所示，所述匹配块内部焊盘33到最近的微带探针装置2上的微带探针的垂直距离为四分之一倍的波长短路面，即所述匹配块内部焊盘33到最近的微带探针装置2上的微带探针的垂直距离为λ/4，其中所述λ表示一个波长长度。匹配块内部焊盘33充当短路面作用，与微带探针的距离，尽量保持在四分之一波长短路面附近，起到了短路活塞的功能，可使带状线探针处于波导内电场最强的位置，降低过渡损耗。

可选的，如图5所示，每个介质匹配块3上还设有接地通孔35，以达到连通的效果。

所述第二金属框上、所述第二金属板上、所述第三金属板上以及所述第二介质基板31上均设置有多个接地通孔35，并且所述第二金属框上的接地通孔35、所述第二金属板上的接地通孔35、所述第三金属板上的接地通孔35与以及所述第二介质基板31上的接地通孔35数量相同、位置对应且大小一致。

上述介质匹配块由第二介质基板、匹配块接地焊盘、匹配块内部焊盘、匹配块顶层焊盘以及接地通孔组成，其共同形成短路活塞结构。把第二介质基板内部进行介质层去除，利用匹配块内部焊盘充当短路面功能，其与最近的微带探针距离在四分之一波长附近，同时通过优化介质匹配块的尺寸，可以实现过渡性能最佳的短路活塞功能。第二介质基板上设置凹槽，通过空气传输微波信号，使得传输频率更高，效果更好。匹配块接地焊盘通过焊接安装在介质基板的凹槽的槽口上，通过接地通孔与匹配块顶层焊盘和匹配块内部焊盘连接，使匹配块顶层焊盘和匹配块内部焊盘实现接地效果，这可使匹配块内部焊盘实现短路面作用。同时匹配块接地焊盘、匹配块内部焊盘、匹配块顶层焊盘和接地通孔共同实现了波导壁的屏蔽效果。其中介质匹配块的高度、体积以及对介质材料进行优化选择，实现短路活塞功能。通过对介质匹配块部分的优化设计，从而实现高频、低损耗、小型化的微波毫米波垂直过渡结构设计。

可选的，第二介质基板上凹槽的内槽壁的四周还可以设置金属板，以便实现波导壁的屏蔽效果。

可选的，如图6所示，上述微带线垂直过渡结构中各部分连接为：所述两个微带探针装置2通过焊接或者粘贴的方式固定在所述金属盒体1上，且所述背面接地焊盘的开窗位置与所述金属盒体上的过渡腔体位置对应；

所述两个介质匹配块3分别焊接在所述两个微带探针装置1上，且所述匹配块接地焊盘与所述正面接地焊盘对应且接触，所述匹配块接地焊盘上的接地通孔与所述正面接地焊盘上的接地通孔对应。需要说明的是，微带探针装置2以及介质匹配块3上的接地通孔位置对应、大小一致。

如图6所示，所有部分组合安装后，可实现微带垂直过渡结构。其中微波信号通过微带线过渡到微带探针，微带探针再把微波信号经过过渡腔体垂直传输到另一侧的微带探针上，实现微波信号的垂直过渡传输。再经过彼此的介质匹配块对信号进行匹配调节，使传输损耗最小。

对上述实施例提供的微带线垂直过渡结构进行仿真，从仿真结果可以得出，在Ka波段40GHz以内，过渡损耗小于0.5dB，对于组件产品内部微波信号传输来说，具有非常好的实用潜质。

上述微带线垂直过渡结构，通过一个金属盒体、两个微带探针装置以及两个介质匹配块的组合可使波信号通过微带线过渡到微带探针，微带探针再把微波信号经过过渡腔体垂直传输到另一侧的微带探针上，从而实现微波信号的垂直过渡传输。微带线垂直过渡结构的结构简单，易于装配，并且设置的短路活塞结构可以实现高频、低损耗、小型化的微波毫米波垂直过渡结构。

本发明实施例还一种微波器件，包括上述任一实施例描述的微带线垂直过渡结构，并且具有上述任一实施例描述的微带线垂直过渡结构带来的有益效果。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微带线垂直过渡结构，其特征在于，包括：一个金属盒体、两个微带探针装置以及两个介质匹配块；

所述金属盒体上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体；

每个微带探针装置的正面设置微带线和微带探针；所述金属盒体置于所述两个微带探针装置之间，与每个微带探针装置的背面连接，且每个微带探针装置上设置的微带探针的位置与所述过渡腔体的位置对应，使微波信号从一个微带探针装置上设置的微带线过渡到微带探针后在所述过渡腔体中进行垂直过渡到对侧的微带探针装置上的微带探针上；

所述两个介质匹配块均开有一凹槽，所述两个介质匹配块分别设置在所述两个微带探针装置的正面，且所述凹槽的位置与所述过渡腔体的位置对应，介质匹配块用于形成短路活塞结构。

2.如权利要求1所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，每个微带探针装置上还包括第一介质基板、正面接地焊盘；

所述第一介质基板的正面上设置所述微带线和所述微带探针，所述微带线与所述微带探针连接；

所述正面接地焊盘设置在所述第一介质基板的正面，所述正面接地焊盘为一第一金属框，所述第一金属框上设有一开口，所述微带探针通过所述开口设于所述第一金属框内。

3.如权利要求2所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，每个微带探针装置上还包括背面接地焊盘；

所述背面接地焊盘为一第一金属板，设置在所述第一介质基板的背面，所述第一金属板上设有一开窗，开窗的位置与所述第一金属框的位置相对应。

4.如权利要求3所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述第一金属框内的面积与所述过渡腔体的横截面面积相同，并且所述第一金属框的形状与所述过渡腔体的横截面的形状一致；

所述背面接地焊盘上的开窗的面积与所述过渡腔体的横截面面积相同，并且所述背面接地焊盘上的开窗的形状与所述过渡腔体的横截面的形状一致。

5.如权利要求3所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，每个微带探针装置上还包括接地通孔；

所述第一金属框上设置有多个接地通孔，所述背面接地焊盘上的开窗四周的第一金属板上设置有多个接地通孔，所述第一介质基板上设置多个接地通孔，并且所述正面接地焊盘上的接地通孔、所述背面接地焊盘上的接地通孔以及所述第一介质基板上的接地通孔的数量相同、位置对应且大小一致。

6.如权利要求3所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，每个介质匹配块上包括第二介质基板、匹配块接地焊盘以及匹配块内部焊盘；

每个第二介质基板上均开有一凹槽，所述凹槽的槽底设有所述匹配块内部焊盘，所述凹槽的槽口设有所述匹配块接地焊盘；

所述匹配块接地焊盘为一第二金属框，所述第二金属框上设有一开口，所述第二金属框上的开口位置与所述正面接地焊盘上的开口位置一致，且所述第二金属框的形状与所述正面接地焊盘上的所述第一金属框的形状一致，且所述第二金属框内的面积与所述正面接地焊盘上的所述第一金属框内的面积相同；

所述匹配块内部焊盘为一第二金属板，所述第二金属板与所述背面接地焊盘上的开窗的形状一致、大小相同。

7.如权利要求6所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，每个介质匹配块上还设有匹配块顶层焊盘；

所述匹配块顶层焊盘设置在与所述匹配块接地焊盘对应的所述第二介质基板的背面；

所述匹配块顶层焊盘为一第三金属板，所述第三金属板与所述介质匹配块的横截面的形状一致、大小相同；

所述匹配块内部焊盘到最近的微带探针装置上的微带探针的垂直距离为四分之一倍的波长短路面。

8.如权利要求7所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，每个介质匹配块上还设有接地通孔；

所述第二金属框上、所述第二金属板上、所述第三金属板上以及所述第二介质基板上均设置有多个接地通孔，并且所述第二金属框上的接地通孔、所述第二金属板上的接地通孔、所述第三金属板上的接地通孔以及所述第二介质基板上的接地通孔数量相同、位置对应且大小一致。

9.如权利要求8所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，

所述两个微带探针装置通过焊接或者粘贴的方式固定在所述金属盒体上，且所述背面接地焊盘的开窗位置与所述金属盒体上的过渡腔体位置对应；

所述两个介质匹配块分别焊接在所述两个微带探针装置上，且所述匹配块接地焊盘与所述正面接地焊盘对应且接触，所述匹配块接地焊盘上的接地通孔与所述正面接地焊盘上的接地通孔对应。

10.一种微波器件，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的微波垂直过渡连接结构。

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