CN112201917B - 小型化波导转微带耦合装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

小型化波导转微带耦合装置及实现方法，方法包括：S1组装微带基片：提供一接地覆铜层，并在其上设置两处未覆铜区域，两处未覆铜区域具有预定间距；在接地覆铜层上组装介质基片层；在介质基片层上组装金属导带层，用于实现微波信号从两处未覆铜区域传输至金属导带层中；S2将微带基片的金属导带层置于一空气腔中，形成空气微带线结构，金属导带层长度方向一端为微带耦合端口，另一端为微带隔离端口；S3将微带基片的接地覆铜层贴于一波导腔窄面，与波导腔形成一体结构，金属导带层长度方向与波导腔长度方向垂直。将主路的功率耦合至微带进行功率正反向检测或者进行检波处理，保证各端口驻波，方向性好，同时兼顾小型化、集成化等特点。

Description

小型化波导转微带耦合装置及实现方法

技术领域

本发明属于通信领域，涉及微波技术，尤其与一种小型化波导转微带耦合装置及实现方法有关。

背景技术

耦合功能作为许多微波电路的重要组成部分被广泛应用于现代电子系统之中，功率耦合是微波系统中广泛应用的一种功率检测手段，其功能是将主路功率进行耦合输出，以获得检测功率，为了检测输出功率的传输状态，耦合功率检测设计尤为重要。

波导传输状态下，通常采用波导形式实现功率耦合，常规的功率耦合方法为十字定向耦合、波导环耦合、波导多孔定向耦合、探针耦合等，通常为波导接口或同轴接口，还需另外单独进行微带转换，不能满足小型化设计要求。随着下游应用场景对集成化及小型体积的要求越来越高，现有的方式均不能满足要求，有必要加以改进。

发明内容

为解决上述相关现有技术不足，本发明提供小型化波导转微带耦合装置及实现方法，满足波导传输状态下微带耦合进行检测的方式，实现将主路的功率耦合至微带进行功率正反向检测或者进行检波处理，同时保证了各端口的驻波，具有良好的方向性，同时兼顾小型化、集成化等特点，以获得输出功率正反向工作状态检测的目的。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

小型化波导转微带耦合装置的实现方法，包括步骤：

S1：组装微带基片，包括：

提供一接地覆铜层，并在其上设置两处未覆铜区域，两处未覆铜区域具有预定间距；

在接地覆铜层上组装介质基片层；

在介质基片层上组装金属导带层，用于实现微波信号从两处未覆铜区域传输至金属导带层中；

S2：将微带基片的金属导带层置于一空气腔中，形成空气微带线结构，将金属导带层长度方向一端设置为微带耦合端口，另一端设置为微带隔离端口；

S3：将微带基片的接地覆铜层贴于一波导腔窄面，与波导腔形成一体结构，使金属导带层长度方向与波导腔长度方向垂直，在波导腔长度方向一端设置输入波导端口、另一端设置输出波导端口。

进一步，两处未覆铜区域分别位于金属导带层长度方向两侧。

进一步，金属导带层采用50Ω阻抗的微带线。

进一步，波导腔的E面一侧加工为通槽，微带基片烧结于该通槽中。

进一步，两处未覆铜区域具有的预定间距根据需要的功率分配比例调节。

小型化波导转微带耦合装置，包括：

波导腔，其长度方向一端有输入波导端口、另一端有输出波导端口；

微带基片，包括：

接地覆铜层，其上设置两处未覆铜区域，两处未覆铜区域具有预定间距；

介质基片层，组装于接地覆铜层上；

金属导带层，组装于介质基片层上，用于实现微波信号从两处未覆铜区域传输至金属导带层中；

微带基片的接地覆铜层贴于波导腔窄面，与波导腔形成一体结构；

金属导带层容置于一空气腔中，形成空气微带线结构，金属导带层长度方向一端为微带耦合端口，另一端为微带隔离端口；

金属导带层长度方向与波导腔长度方向垂直。

本发明的有益效果在于：

1、采用小型化波导转微带耦合装置的实现方法，实现了波导中的微波信号耦合于微带线中形成空气微带线进行传输，适合各类标准波导口的功率耦合。同时本方法，在保证耦合功率的前提下，实现了微带基片贴合于波导窄面，可提高产品的小型化集成化设计，实用于空间受限的系统。

2、本方法可达到微波信号的正向和反向传输，保证了各端口良好的驻波比，具有良好的方向性、特定的耦合度、超低的插入损耗等优点，同时可集成检波电路用于系统检测和功能保护，满足实际工程需要。

3、与现有技术相比，本发明的小型化波导转微带耦合装置，结构简单紧凑，各端口传输指标性能优越，设计灵活多变，长期使用于波导转微带耦合检测系统中，具有很强的工程实用性。

4、微带基片覆铜设计，为了能将波导传输中的功率耦合至金属导带中，采用基片在接地覆铜层进行两处规格形状的除铜设计，通过调节两处规格形状的距离，可调节工作频率范围，在基片背面形成两处未覆铜区域，该微带基片覆铜设计可实现性强。

5、微带基片集成波导面设计，在波导腔四个面中，通过微带基片形成波导腔的E面一侧，在实际工程运用中，将此面加工为通槽，微带基片烧结于该波导E面中，最终形成独立的波导腔结构，具有集成度高、耦合性强等特点

6、将波导中传输的信号通过两处未覆铜区域耦合至微带线中，实现微带线一端口耦合输出，另一端口隔离输出，具有体积小，性能指标优越等特点。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本申请的范围。

图1为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置的结构示意图。

图2为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置的微带基片爆炸图。

图3为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置的微带基片结构示意图。

图4为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置各端口的回波损耗特性曲线。

图5为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置波导端口插入损耗特性曲线。

图6为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置微带耦合端口和微带隔离端口传输特性曲线。

附图标记：

1-波导腔，2-空气腔，3-微带基片，11-输入波导端口，12-输出波导端口，30-未覆铜区域，31-接地覆铜层，32-介质基片层，33-金属导带层，41-微带隔离端口，42-微带耦合端口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

小型化波导转微带耦合装置的实现方法，包括步骤：

S1：组装微带基片3，如图1~2所示，包括步骤：

S11：提供一接地覆铜层31，并在其上设置两处未覆铜区域30，两处未覆铜区域30具有预定间距；两处未覆铜区域30具有的预定间距根据需要的功率分配比例调节；

S12：在接地覆铜层31上组装介质基片层32；

S13：在介质基片层32上组装金属导带层33，用于实现微波信号从两处未覆铜区域30传输至金属导带层33中。两处未覆铜区域30分别位于金属导带层33长度方向两侧，金属导带层33采用50Ω阻抗的微带线。

S2：将微带基片3的金属导带层33置于一空气腔2中，形成空气微带线结构，如图3所示，将金属导带层33长度方向一端设置为微带耦合端口42，另一端设置为微带隔离端口41。

S3：在波导腔1的E面一侧加工出通槽，微带基片3烧结于该通槽。如图3所示，具体实现将微带基片3的接地覆铜层31贴于一波导腔1窄面，与波导腔1形成一体结构，金属导带层33长度方向与波导腔1长度方向垂直，在波导腔1长度方向一端设置输入波导端口11、另一端设置输出波导端口12。

本实例的方法使用波导腔1、空气腔2、微带基片3组装成耦合装置，并通过仿真软件进行仿真优化实现了波导端口信号输入，微带端口将微波信号按一定的比例进行功率分配后输出。

如图4所示，为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置各端口的回波损耗特性曲线。

如图5所示，为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置波导端口插入损耗特性曲线。

如图6所示，为本申请实施例小型化波导转微带耦合装置微带耦合端口和微带隔离端口传输特性曲线。

微波信号通过波导腔一端波导口进入，通过微带基片1两处未覆铜区域30耦合至顶层金属导带层33上，与空气腔2结合形成空气微带线结构进行微波信号传输，通过调节两处未覆铜区域30的间距，可任意调节功率分配比例，最终实现了特定耦合度的耦合方法，具备优越的指标性能，利于小型化集成化高的工程应用。

实施例二

本实例提供一种小型化波导转微带耦合装置，如图1所示，包括：波导腔1、空气腔2、微带基片3。

波导腔1长度方向一端有输入波导端口11、另一端有输出波导端口12。

空气腔2可根据工作频率和耦合功率大小进行空气腔2的尺寸等特定设计。

微带基片3，如图2~3所示，包括：接地覆铜层31、介质基片层32、金属导带层33。

接地覆铜层31上设置两处未覆铜区域30，两处未覆铜区域30具有预定间距；介质基片层32，组装于接地覆铜层31上；金属导带层33，组装于介质基片层32上，用于实现微波信号从两处未覆铜区域30传输至金属导带层33中。

微带基片3的接地覆铜层31贴于波导腔1窄面，与波导腔1形成一体结构。

金属导带层33容置于空气腔2中，形成空气微带线结构，金属导带层33长度方向一端为微带耦合端口42，另一端为微带隔离端口41。

金属导带层33长度方向与波导腔1长度方向垂直。

微波信号通过接地覆铜层1中两处未覆铜区域30进行信号耦合，耦合至金属导带层33通过微带耦合端口42和微带隔离端口41输出，微带基片3长度可根据实际情况进行仿真设计，还可集成检波电路。

最终形成的小型化波导转微带耦合装置，形成输入波导端口11、输出波导端口12、微带耦合端口42、微带隔离端口41，用于将波导中传输的微波信号耦合于微带线中，实现功率的检测。

本实例的小型化波导转微带耦合装置，通过合理的设计将微带基片、波导腔、空气腔集成为一体，主路输入输出端口采用标准波导口形式，实现功率的波导传输，耦合端口和隔离端口采用微带形式输出，具有体积小、集成度高、使用简单和易实现等优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.小型化波导转微带耦合装置的实现方法，其特征在于，包括步骤：

S1：组装微带基片（3），包括：

提供一接地覆铜层（31），并在其上设置两处未覆铜区域（30），两处未覆铜区域（30）具有预定间距；

在接地覆铜层（31）上组装介质基片层（32）；

在介质基片层（32）上组装金属导带层（33），两处未覆铜区域（30）分别位于金属导带层（33）长度方向两侧，组装的金属导带层（33）用于实现微波信号从两处未覆铜区域（30）传输至金属导带层（33）中；

S2：将微带基片（3）的金属导带层（33）置于一空气腔（2）中，形成空气微带线结构，将金属导带层（33）长度方向一端设置为微带耦合端口（42），另一端设置为微带隔离端口（41）；

S3：将微带基片（3）的接地覆铜层（31）贴于一波导腔（1）窄面，与波导腔（1）形成一体结构，使金属导带层（33）长度方向与波导腔（1）长度方向垂直，在波导腔（1）长度方向一端设置输入波导端口（11）、另一端设置输出波导端口（12）。

2.根据权利要求1所述的小型化波导转微带耦合装置的实现方法，其特征在于，金属导带层（33）采用50Ω阻抗的微带线。

3.根据权利要求1所述的小型化波导转微带耦合装置的实现方法，其特征在于，波导腔（1）的E面一侧加工为通槽，微带基片（3）烧结于该通槽中。

4.根据权利要求1所述的小型化波导转微带耦合装置的实现方法，其特征在于，两处未覆铜区域（30）具有的预定间距根据需要的功率分配比例调节。

5.小型化波导转微带耦合装置，其特征在于，包括：

波导腔（1），其长度方向一端有输入波导端口（11）、另一端有输出波导端口（12）；

微带基片（3），包括：

接地覆铜层（31），其上设置两处未覆铜区域（30），两处未覆铜区域（30）具有预定间距；

介质基片层（32），组装于接地覆铜层（31）上；

金属导带层（33），组装于介质基片层（32）上，两处未覆铜区域（30）分别位于金属导带层（33）长度方向两侧，金属导带层（33）用于实现微波信号从两处未覆铜区域（30）传输至金属导带层（33）中；

微带基片（3）的接地覆铜层（31）贴于波导腔（1）窄面，与波导腔（1）形成一体结构；

金属导带层（33）容置于一空气腔（2）中，形成空气微带线结构，金属导带层（33）长度方向一端为微带耦合端口（42），另一端为微带隔离端口（41）；

金属导带层（33）长度方向与波导腔（1）长度方向垂直。

6.根据权利要求5所述的小型化波导转微带耦合装置，其特征在于，金属导带层（33）采用50Ω阻抗的微带线。

7.根据权利要求5所述的小型化波导转微带耦合装置，其特征在于，波导腔（1）的E面一侧加工为通槽，微带基片（3）烧结于该通槽中。

8.根据权利要求5所述的小型化波导转微带耦合装置，其特征在于，两处未覆铜区域（30）具有的预定间距根据需要的功率分配比例调节。

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