CN110707405B - 微带线垂直过渡结构与微波器件 - Google Patents

微带线垂直过渡结构与微波器件 Download PDF

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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；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内部设置的带状线探针的位置与过渡腔体的位置对应，使微波信号从一个微带探针装置正面设置的微带线通过微带线上的信号盲孔、介质内部传输线过渡到带状线探针后在过渡腔体中进行垂直过渡到对侧的微带探针装置上的带状线探针上，微带线垂直过渡结构的结构简单，易于装配，并且可以实现高频、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：一个金属盒体和两个微带探针装置；
所述金属盒体上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体；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内部设置的带状线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正面设置的微带线通过微带线上的信号盲孔、介质内部传输线过渡到所述带状线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带状线探针上。
在一实施例中，所述过渡腔体的长边小于所述金属盒体的长边，所述过渡腔体的短边小于所述金属盒体的短边，所述过渡腔体的高度等于所述金属盒体的高度。
在一实施例中，每个微带探针装置，包括：介质基板、微带线、信号盲孔、介质内部传输线以及带状线探针；
所述微带线设置在所述介质基板的正面；
所述信号盲孔设置于所述微带线远离所述介质基板边缘的一端，所述信号盲孔垂直于所述介质基板设置，并且所述信号盲孔的长度小于所述介质基板的高度；
所述介质内部传输线设置于所述介质基板内部，且所述介质内部传输线的一端连接所述信号盲孔置于所述介质基板内的底端；
所述带状线探针置于所述介质基板内部，且所述带状线探针的一端连接所述介质内部传输线的远离所述信号盲孔的一端；
微带探针装置用于使微波信号从所述微带线通过微带线上的所述信号盲孔过渡到所述介质内部传输线，再进行阻抗匹配过渡到所述带状线探针。
在一实施例中，每个微带探针装置，还包括：正面接地焊盘；
所述正面接地焊盘为一第一金属板，设置在所述介质基板的正面，且与所述过渡腔体的位置对应；
所述第一金属板的形状与所述过渡腔体的横截面的形状一致，所述第一金属板的大小与所述过渡腔体的横截面的大小相同。
在一实施例中，所述正面接地焊盘与所述微带线不接触。
在一实施例中，所述正面接地焊盘与同一微带探针装置上的带状线探针的距离为四分之一倍的波长短路面。
在一实施例中，每个微带探针装置，还包括：背面接地焊盘；
所述背面接地焊盘为一第二金属板，设置在所述介质基板的背面，所述第二金属板上设有一开窗，开窗的位置与所述第一金属板的位置相对应。
在一实施例中，每个微带探针装置，还包括：接地通孔；
所述第一金属板上第一预设位置上设置多个接地通孔，所述第一预设位置为距离所述第一金属板边缘第一预设距离的四周除所述介质内部传输线对应位置之外的位置；
所述第二金属板上第二预设位置上设置多个接地通孔，所述第二预设位置为距离所述第二金属板的开窗位置边缘第二预设距离的四周除所述介质内部传输线对应位置之外的位置；
所述介质基板上设置多个接地通孔；
其中，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，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。
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正面设置的微带线通过微带线上的信号盲孔、介质内部传输线过渡到所述带状线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带状线探针上，微带线垂直过渡结构的结构简单，易于装配，并且可以实现高频、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是本发明另一实施例提供的微带探针装置的示意图；
图5是本发明实施例提供的背面接地焊盘的示意图；
图6是本发明另一实施例提供的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和两个微带探针装置2。
所述金属盒体1上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体11；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内部设置的带状线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正面设置的微带线通过微带线上的信号盲孔、介质内部传输线过渡到所述带状线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带状线探针上。
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正面设置的微带线通过微带线上的信号盲孔、介质内部传输线过渡到所述带状线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带状线探针上，微带线垂直过渡结构的结构简单，易于装配，并且可以实现高频、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11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2所示，所述过渡腔体11的长边小于所述金属盒体1的长边，所述过渡腔体11的短边小于所述金属盒体1的短边，所述过渡腔体11的高度等于所述金属盒体1的高度。
可选的，如图3或图4所示的微带探针装置结构示意图，每个微带探针装置2上可以包括：介质基板21、微带线22、信号盲孔23、介质内部传输线24以及带状线探针25。
可选的，介质基板21可以为与金属盒体1相同形状的介质基板，也可以为其它形状的介质基板，本申请中以介质基板21为与金属盒体1相同形状的长方体为例进行描述。
所述微带线22可以设置在所述介质基板21的正面。可以理解的，介质基板21的正面可以为介质基板的任一面，介质基板的一面为正面，则另一对应的面则为反面。
如图4所示，所述微带线22可以垂直于所述介质基板21的短边并且平行于所述介质基板21的长边，也可以所述微带线22垂直于所述介质基板21的长边并且平行于所述介质基板21的短边。可选的，所述微带线22也可以设置在所述介质基板的正面的其它位置。
所述信号盲孔23设置于所述微带线22远离所述介质基板边缘的一端，所述信号盲孔23垂直于所述介质基板21设置，并且所述信号盲孔23的长度小于所述介质基板21的高度。
可选的，信号盲孔23的长度约为λ/4，其中所述λ表示一个波长长度。
所述介质内部传输线24设置于所述介质基板21内部，所述介质内部传输线24的一端连接所述信号盲孔23置于所述介质基板21内的底端。
如图3或图4所示，所述介质内部传输线24设置于所述介质基板21内部、垂直于所述介质基板21的短边并且平行于所述介质基板21的长边，且所述介质内部传输线24的一端与所述信号盲孔23的底端连接。
所述带状线探针25置于所述介质基板21内部，且所述带状线探针25的一端连接所述介质内部传输线24的远离所述信号盲孔23的一端。
如图3或图4所示，所述带状线探针25置于所述介质基板21内部、垂直于所述介质基板21的短边并且平行于所述介质基板21的长边，所述带状线探针25的一端连接所述介质内部传输线24的另一端。
微带探针装置用于使微波信号从所述微带线通过微带线上的所述信号盲孔过渡到所述介质内部传输线，再进行阻抗匹配过渡到所述带状线探针。
可选的，如图3或图4所示，每个微带探针装置2，还可以包括：正面接地焊盘26。
所述正面接地焊盘26为一第一金属板，设置在所述介质基板21的正面，且与所述过渡腔体11的位置对应；
所述第一金属板的形状与所述过渡腔体11的横截面的形状一致，所述第一金属板的大小与所述过渡腔体11的横截面的大小相同。
所述正面接地焊盘26与所述微带线22不接触，带状线探针25置于所述正面接地焊盘26的范围内。
可选的，所述正面接地焊盘26与同一微带探针装置上的带状线探针25的距离为四分之一倍的波长短路面。可选的，正面接地焊盘26与同一微带探针装置上的带状线探针25的距离为λ/4附近，正面接地焊盘26充当短路面作用，与带状线探针25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3或图5所示，每个微带探针装置2，还可以包括：背面接地焊盘27；
所述背面接地焊盘27为一第二金属板，设置在所述介质基板21的背面，所述第二金属板上设有一开窗，开窗的位置与所述第一金属板的位置相对应，可以理解的，开窗的位置与过渡腔体的位置也对应，与带状线探针的位置也对应。
可选的，如图3、图4或者图5所示，每个微带探针装置2，还包括：接地通孔28。
所述第一金属板上第一预设位置上设置多个接地通孔28，所述第一预设位置为距离所述第一金属板边缘第一预设距离的四周除所述介质内部传输线24对应位置之外的位置；
所述第二金属板上第二预设位置上设置多个接地通孔28，所述第二预设位置为距离所述第二金属板的开窗位置边缘第二预设距离的四周除所述介质内部传输线24对应位置之外的位置；
所述介质基板上设置多个接地通孔28；
其中，所述正面接地焊盘26上的接地通孔28、所述背面接地焊盘27上的接地通孔28以及所述介质基板21上的接地通孔28的数量相同、位置对应且大小一致。
介质基板21上的正面接地焊盘26、背面接地焊盘27和接地通孔28形成类波导腔结构。其中正面接地焊盘26和背面接地焊盘24通过接地通孔28实现接地效果。在背面接地焊盘27对应位置去除一部分金属图形，设计成开窗形式，面积与过渡腔体11相对应，实现微波信号可以从该区域进行传输。以上设计利用介质基21可以实现一体化的类波导-微带探针过渡传输结构，再通过仿真优化可以实现高频、低损耗、小型化的微波毫米波垂直过渡电路设计。
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27的开窗位置与所述金属盒体1上的过渡腔体11位置对应。
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带状线探针，带状线探针再把微波信号经过过渡腔体垂直传输到另一侧的带状线探针上，实现微波信号的垂直过渡传输。
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、两个微带探针装置的组合可使微波信号通过微带线过渡到带状线探针，带状线探针再把微波信号经过过渡腔体垂直传输到另一侧的带状线探针上，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。
本发明实施例还提供一种微波器件，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 (7)

1.一种微带线垂直过渡结构，其特征在于，包括：一个金属盒体和两个微带探针装置；
所述金属盒体上开有一贯穿上下侧面的过渡腔体；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内部设置的带状线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正面设置的微带线依次通过微带线上的信号盲孔、介质内部传输线过渡到所述带状线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带状线探针上；
每个微带探针装置，包括：微带线、介质基板、信号盲孔、介质内部传输线、带状线探针、正面接地焊盘、背面接地焊盘和接地通孔；
所述微带线设置在所述介质基板的正面；
所述信号盲孔垂直于所述介质基板设置，且设置于所述介质基板内部；
所述介质内部传输线设置于所述介质基板内部；
所述带状线探针设置于所述介质基板内部；
所述正面接地焊盘为一第一金属板，设置在所述介质基板的正面，且与所述过渡腔体的位置对应，所述正面接地焊盘与所述微带线不接触，且带状线探针置于所述正面接地焊盘的范围内，所述正面接地焊盘与同一微带探针装置上的带状线探针的距离为四分之一倍的波长短路面，起到短路活塞功能；
所述背面接地焊盘为一第二金属板，设置在所述介质基板的背面，所述第二金属板上设有一开窗，开窗的位置与所述第一金属板的位置相对应；
所述第一金属板上第一预设位置上设置多个接地通孔，所述第二金属板上第二预设位置上设置多个接地通孔，所述介质基板上设置多个接地通孔；
所述接地通孔和介质基板上的正面接地焊盘、背面接地焊盘形成类波导腔结构，利用介质基板实现一体化的类波导-微带探针过渡传输结构。
2.如权利要求1所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述过渡腔体的长边小于所述金属盒体的长边，所述过渡腔体的短边小于所述金属盒体的短边，所述过渡腔体的高度等于所述金属盒体的高度。
3.如权利要求1所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，
所述信号盲孔设置于所述微带线远离所述介质基板边缘的一端，并且所述信号盲孔的长度小于所述介质基板的高度；
所述介质内部传输线的一端连接所述信号盲孔置于所述介质基板内的底端；
所述带状线探针的一端连接所述介质内部传输线的远离所述信号盲孔的一端；
微带探针装置用于使微波信号从所述微带线通过微带线上的所述信号盲孔过渡到所述介质内部传输线，再进行阻抗匹配过渡到所述带状线探针。
4.如权利要求3中所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，所述第一金属板的形状与所述过渡腔体的横截面的形状一致，所述第一金属板的大小与所述过渡腔体的横截面的大小相同。
5.如权利要求4中所述的微带线垂直过渡结构，其特征在于，
所述第一预设位置为距离所述第一金属板边缘第一预设距离的四周除所述介质内部传输线对应位置之外的位置；
所述第二预设位置为距离所述第二金属板的开窗位置边缘第二预设距离的四周除所述介质内部传输线对应位置之外的位置；
其中，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5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。
7.一种微波器件，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的微带线垂直过渡结构。
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