CN112054276A - 一种脊波导-微带线过渡电路 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了脊波导‑微带线过渡电路，包括矩形波导、加载于矩形波导宽边的双脊波导、与矩形波导宽边接触的开窗波导、连接有高阻抗微带线和微带传输线的微带线探针、微带线介质层；双脊波导的两个脊柱延伸至开窗波导的下底面，并向矩形波导宽边垂直截断形成脊柱开路端；微带线介质层通过开窗波导与脊柱开路端接触，高阻抗微带线、微带传输线、微带线探针均位于微带线介质层与脊柱开路端相背的表面。微带线介质层与脊柱开路端接触，微带线探针位于微带线介质层表面，受到脊柱开路端的支撑，不易变形，微带线探针从双脊波导中高效耦合出电磁波，高阻抗微带线实现微带传输线和微带探针的超宽带阻抗匹配，使过渡电路实现3个倍频程以上的工作带宽。
Description
技术领域
本申请涉及微波毫米波技术领域，特别是涉及一种脊波导-微带线过渡电路。
背景技术
微带线是制作集成电路的重要传输线，金属波导因具有高功率容量、低损耗的特点，广泛应用于微波/毫米波电路和系统中，在微波/毫米波电路系统中经常需要金属波导、微带线两种传输形式的转换，波导-微带线过渡技术应运而生。
目前，波导微带过渡电路是基于单脊波导和微带线探针，微带线探针从单脊波导非脊宽边开窗插入波导内与断路脊柱形成一条狭窄的耦合缝，通过该耦合缝和微带线探针，单脊波导中的电磁场耦合至位于开窗内的微带线，由于断路脊柱实现了单脊波导开路，电磁场在单脊波导内形成驻波，对于主模工作任意频率脊柱截断处电磁场强度最大，微带线探针在此处实现电磁场的强耦合。但是，单脊波导的主模工作带宽窄，并且，微带线探针是悬空在波导腔内的，在装配过程中易变形，会引起阻抗失配，无法保证微带线探针从波导中高效耦合电磁波。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种脊波导-微带线过渡电路，本过渡电路增加过渡电路的工作带宽，同时避免微带线探针变形，保证微带线探针从脊波导中高效耦合出电磁波。
为解决上述技术问题，本申请提供一种脊波导-微带线过渡电路，包括：矩形波导、加载于所述矩形波导宽边的双脊波导、与所述矩形波导宽边接触的开窗波导、连接有高阻抗微带线和微带传输线的微带线探针、微带线介质层；
所述双脊波导的两个脊柱延伸至所述开窗波导的下底面，并向所述矩形波导宽边垂直截断形成脊柱开路端；所述微带线介质层通过所述开窗波导与所述脊柱开路端接触，所述高阻抗微带线、所述微带传输线、所述微带线探针均位于所述微带线介质层与所述脊柱开路端相背的表面。
可选的，所述高阻抗微带线为多级阻抗变换微带线。
可选的，所述微带线介质层为陶瓷或者聚四氟乙烯。
可选的，所述微带传输线为阻抗50欧姆标准微带线。
可选的，所述微带线探针为金属微带线探针。
可选的，所述高阻抗微带线为金属微带线。
本申请所提供的脊波导-微带线过渡电路，包括矩形波导、加载于所述矩形波导宽边的双脊波导、与所述矩形波导宽边接触的开窗波导、连接有高阻抗微带线和微带传输线的微带线探针、微带线介质层；所述双脊波导的两个脊柱延伸至所述开窗波导的下底面，并向所述矩形波导宽边垂直截断形成脊柱开路端；所述微带线介质层通过所述开窗波导与所述脊柱开路端接触，所述高阻抗微带线、所述微带传输线、所述微带线探针均位于所述微带线介质层与所述脊柱开路端相背的表面。
可见，本申请的脊波导-微带线过渡电路包括双脊波导、矩形波导、开窗波导、连接有高阻抗微带线和微带传输线的微带线探针、微带线介质层，微带线介质层与双脊波导的脊柱开路端接触，且高阻抗微带线、微带传输线、微带线探针均位于微带线介质层与脊柱开路端相背的表面，脊柱开路端通过微带线介质层支撑高阻抗微带线、微带传输线、微带线探针，保证微带线探针不易发生变形，保证微带线探针从双脊波导中高效耦合出电磁波，由于双脊柱加载于矩形波导的宽边，使得波导主模工作频带带宽增加，同时，高阻抗微带线实现微带传输线和微带探针的超宽带阻抗匹配，整个过渡电路可实现3个倍频程以上的工作带宽。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种脊波导-微带线过渡电路结构示意图；
图2为本申请实施例脊波导-微带线过渡电路的俯视图；
图3为本申请实施例脊波导-微带线过渡电路的侧视图；
图4为本申请实施例脊波导-微带线过渡电路的剖视图；
图5为本申请实施例开窗波导与矩形波导的结构C-C剖视图；
图6为本申请实施例开窗波导与矩形波导的结构B-B剖视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，现有的脊波导-微带线过渡电路是基于单脊波导和微带线探针，单脊波导的主模工作带宽窄，并且，微带线探针是悬空在波导腔内的，在装配过程中易变形，会引起阻抗失配，无法保证微带线探针从波导中高效耦合电磁波。
有鉴于此，本申请提供了一种脊波导-微带线过渡电路，请参考图1至图5，图1为本申请实施例所提供的一种脊波导-微带线过渡电路结构示意图，图2为本申请实施例脊波导-微带线过渡电路的俯视图，图3为本申请实施例脊波导-微带线过渡电路的侧视图，图4为本申请实施例脊波导-微带线过渡电路的剖视图，该脊波导-微带线过渡电路包括：
矩形波导1、加载于所述矩形波导1宽边的双脊波导2、与所述矩形波导1宽边接触的开窗波导3、连接有高阻抗微带线5和微带传输线6的微带线探针4、微带线介质层7；
所述双脊波导2的两个脊柱8延伸至所述开窗波导3的下底面，并向所述矩形波导1宽边垂直截断形成脊柱开路端9；所述微带线介质层7通过所述开窗波导3与所述脊柱开路端9接触，所述高阻抗微带线5、所述微带传输线6、所述微带线探针4均位于所述微带线介质层7与所述脊柱开路端9相背的表面。
具体的，微带线探针4直接与高阻抗微带线5相连，高阻抗微带线5与微带传输线6相连，即微带传输线6通过高阻抗微带线5与微带线探针4相连，高阻抗微带线5的作用是匹配微带线探针4与微带传输线6。
一般的，所述微带传输线6为阻抗为50欧姆标准微带线。
需要指出的是，本申请中对微带线探针4的种类不做具体限定，可自行设置。例如，所述微带线探针4为金微带线探针4，或者为铜微带线探针4。
同理，本申请中对高阻抗微带线5的种类也不做具体限定，视情况而定。例如，所述高阻抗微带线5为铜微带线，或者为金微带线。进一步地，本申请中对微带传输线6也不做具体限定，视情况而定，例如，微带传输线6为铜微带传输线6，或者为金微带传输线6。需要注意的是，高阻抗微带线5、微带传输线6、微带线探针4的种类应当保持一致，即高阻抗微带线5、微带传输线6、微带线探针4的材料均为金或者均为铜，当然还可以为其他金属材料。
需要说明的是，双脊波导2的两个脊柱8延伸至开窗波导3的下底面，并且平行于下底面。
开窗波导3与矩形波导1的结构示意图请参考图6，开窗波导3与矩形波导1的宽边接触，接触的区域即为开窗区域，其中，矩形波导1内部的腔体为矩形腔10，开窗波导3内部的腔体为微带腔11。微带线介质层7通过开窗波导3与脊柱开路端9接触，微带线探针4由矩形腔10壁上的开窗波导3插入矩形腔10中。
矩形腔10可以将微带线探针4电路屏蔽，从而减小脊波导-微带线过渡电路的辐射损耗，并且高阻抗微带线匹配电路较短，使得本申请中的脊波导-微带线过渡电路的损耗小、效率高。
可选的，所述微带线介质层7为陶瓷或者聚四氟乙烯。
本申请的脊波导-微带线过渡电路包括双脊波导2、矩形波导1、开窗波导3、连接有高阻抗微带线5和微带传输线6的微带线探针4、微带线介质层7，微带线介质层7与双脊波导2的脊柱开路端9接触，且高阻抗微带线5、微带传输线6、微带线探针4均位于微带线介质层7与脊柱开路端9相背的表面，脊柱开路端9通过微带线介质层7支撑高阻抗微带线5、微带传输线6、微带线探针4，保证微带线探针4不易发生变形，保证微带线探针4从双脊波导2中高效耦合出电磁波，并且，双脊波导2本身的主模工作频带宽，同时，高阻抗微带线实现微带传输线和微带探针的超宽带阻抗匹配，整个过渡电路可实现3个倍频程以上的工作带宽。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述高阻抗微带线5为多级阻抗变换微带线，多级阻抗变换微带线即为多节宽度不同的微带线级联。多级阻抗变换微带线可以形成多级阻抗匹配，进而实现宽带匹配，并且由于微带传输线6传输准TEM模式本身就是宽带传输线，因此，可以进一步拓宽脊波导-微带线过渡电路工作频带；另外，双脊波导2截断处为双脊波导2场强最强处，电磁场通过微带线探针4耦合至微带传输线6实现信号的传输，在多级阻抗变换微带线实现微带线探针4和微带传输线6的宽带阻抗匹配时，矩形腔10也参与匹配，而且可以进一步减小双脊波导2截断处引入的辐射损耗。
对于双脊波导2为WRD650双脊波导2、微带传输线6为50欧姆标准微带线的脊波导-微带线过渡电路，WRD180双脊波导2主模工作频率为18-40GHz，在该主模工作频率内，脊波导-微带线过渡电路回波损耗均在-25dB以下，插入损耗均小于-0.01dB，实现了超宽带双脊波导2到微带线的信号低损耗传输。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的脊波导-微带线过渡电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种脊波导-微带线过渡电路，其特征在于，包括：矩形波导、加载于所述矩形波导宽边的双脊波导与所述矩形波导宽边接触的开窗波导、连接有高阻抗微带线和微带传输线的微带线探针、微带线介质层；
所述双脊波导的两个脊柱延伸至所述开窗波导的下底面，并向所述矩形波导宽边垂直截断形成脊柱开路端；所述微带线介质层通过所述开窗波导与所述脊柱开路端接触，所述高阻抗微带线、所述微带传输线、所述微带线探针均位于所述微带线介质层与所述脊柱开路端相背的表面。
2.如权利要求1所述的脊波导-微带线过渡电路，其特征在于，所述高阻抗微带线为多级阻抗变换微带线。
3.如权利要求1或2所述的脊波导-微带线过渡电路，其特征在于，所述微带线介质层为陶瓷或者聚四氟乙烯。
4.如权利要求3所述的脊波导-微带线过渡电路，其特征在于，所述微带传输线为阻抗为50欧姆标准微带线。
5.如权利要求4所述的脊波导-微带线过渡电路，其特征在于，所述微带线探针为金属微带线探针。
6.如权利要求5所述的脊波导-微带线过渡电路，其特征在于，所述高阻抗微带线为金属微带线。
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