CN113036380B

CN113036380B - 一种波导同轴过渡转换装置

Info

Publication number: CN113036380B
Application number: CN202110276054.0A
Authority: CN
Inventors: 李琦; 贺振鑫
Original assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Current assignee: Beijing Institute of Radio Measurement
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: CN113036380A

Abstract

本发明实施例公开了一种波导同轴过渡转换装置，包括底板；位于所述底板上波导传输线；以及位于所述底板上的过渡组件；其中，所述波导传输线包括波导腔以及位于波导腔内部的铁氧体环以及高介电常数陶瓷片；过渡组件包括微带片，与所述微带片连接的射频同轴连接器以及承载件；所述微带片通过金属过渡块连接固定于所述波导腔外壁。本装置采用简单形式的金属过渡结构，在确保性能的前提下，使得结构更加紧凑，实现了适用于低频段(低于20GHz)的波导同轴转换设计；与常规的波导同轴转换设计相比，采用本装置后，带宽超过55％，整体尺寸小于0.24λg×0.14λg×0.21λg。具有结构简单、尺寸紧凑、损耗小的优点，可广泛用于工作频率较低(低于20GHz)的小型化微波电路设计中。

Description

一种波导同轴过渡转换装置

技术领域

本发明涉及微波元器件技术领域。更具体地，涉及一种波导同轴过渡转换装置。

背景技术

波导和同轴作为传输线中非常经典的两种形式，被广泛应用于各种微波系统中。波导传输线具有传输损耗小、功率容量高等优点；同轴传输线则具有体积小、重量轻、易于集成等优点。为了兼顾二者的优点，在微波系统中有大量的微波器件涉及到了二者的过渡连接。波导同轴过渡可以将波导传输线中的TE10模转换成同轴传输线中的TEM模，是连接波导电路和同轴电路的桥梁。同时，由于系统对小型化需求的日益迫切，如何同时实现波导同轴过渡的良好性能以及小尺寸是本领域一直以来要解决的重要难题。

发明内容

为解决上述问题的至少一个方面，本发明提供一种波导同轴过渡转换装置，在保证波导同轴过渡的性能的前提下，进行小型化设计。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种波导同轴过渡转换装置，包括：

底板；

位于所述底板上的波导传输线；以及

位于所述底板上的过渡组件；

其中，所述波导传输线包括波导腔以及位于波导腔内部的铁氧体环以及高介电常数陶瓷片；

所述过渡组件包括位于所述底板上的微带片，与所述微带片连接的射频同轴连接器以及承载件；

所述承载件包括U型支撑件，端板以及盖板；

所述微带片通过金属过渡块连接固定于所述波导腔外壁。

此外，优选地方案是，所述金属过渡块包括有结合固定于波导传输线波导腔外壁的本体部，以及由本体部沿远离所述波导传输线方向延伸出的用以与所述微带片连接的连接部。

此外，优选地方案是，所述端板结合固定于所述U型支撑件远离所述波导传输线的一侧。

此外，优选地方案是，所述射频同轴连接器的外导体结合固定于所述端板的背离金属过渡块的一侧；

所述射频同轴连接器的内导体穿过所述端板与所述微带片连接。

此外，优选地方案是，所述底板上设置有安装柱；

所述U型支撑件的底部设置有与所述底板上的安装柱对应配合的安装孔。

此外，优选地方案是，所述盖板结合固定于所述U型支撑件顶部；

所述盖板与U型支撑件形成容纳所述微带片与金属过渡块的容纳腔。

此外，优选地方案是，所述微带片的介电常数为10.2，其形成微带传输线的特征阻抗为50Ω。

此外，优选地方案是，所述射频同轴连接器的特征阻抗为50Ω。

此外，优选地方案是，所述波导传输线的波导腔内部包括有两个铁氧体环以及位于两铁氧体环之间的高介电常数陶瓷片。

此外，优选地方案是，所述微带片采用Rogers 6010板材，顶部刻蚀有宽度为2.41mm的微带线，底部金属化全面镀金。

本申请的有益效果如下：

针对现有技术中存在的技术问题，本申请实施例提供一种波导同轴过渡转换装置，将金属过渡块通过螺钉、焊接的方式分别与波导传输线以及微带片连接，实现了将波导传输线中的TE10模转换成微带传输线中的准TEM模；再将微带片与U型支撑件和射频同轴连接器分别连接，实现了将微带传输线中的准TEM模转换成同轴传输线中的TEM模。在确保性能的前提下，使得结构更加紧凑，实现了适用于低频段(低于20GHz)的波导同轴转换设计；与常规的波导同轴转换设计相比，采用本装置后，在S波段内实现了55％(2.27-4GHz)匹配带宽内驻波均小于1.3，带宽超过55％，整体尺寸小于0.24λg×0.14λg×0.21λg。具有结构简单、尺寸紧凑、损耗小的优点，可广泛用于工作频率较低(低于20GHz)的小型化微波电路设计中。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例所提供的波导同轴过渡转换装置的结构示意图。

图2示出本发明实施例所提供的波导同轴过渡转换装置的实物驻波比性能测试图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解的是，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以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申请中的具体含义。

还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的实施例提供一种波导同轴过渡转换装置，结合图1所示，所述装置包括：

底板1；

位于所述底板1上的波导传输线2；以及

位于所述底板1上的过渡组件3；

其中，所述波导传输线2包括波导腔21以及位于波导腔21内部的铁氧体环22与高介电常数陶瓷片23；

所述过渡组件3包括位于所述底板1上的微带片31，与所述微带片31连接的射频同轴连接器32以及承载件；

所述承载件包括U型支撑件34，端板35以及盖板36；

所述微带片31通过金属过渡块33与所述波导腔21的外壁连接。

在一个具体地实施例中，金属过渡块33包括通过螺栓连接和所述波导传输线2的波导腔21的外壁结合固定的本体部331，以及由本体部331的底端沿着远离所述波导传输线2的方向延伸出的连接部332，在本实施例中，所述连接部332的形状为针状，和所述微带片31的微带线通过焊接的方式连接。

在一个具体示例中，所述U型支撑件34结合固定在所述底板1上，所述微带片31结合固定在所述U型支撑件34的底壁340上，具体地，所述微带片31的底部与所述U型支撑件34的底壁340通过焊接实现结合固定。在所述U型支撑件34远离所述波导传输线2的一侧结合固定有端板35，所述端板35用于安装固定所述射频同轴连接器32。

在本实施例中，所述端板35上设置有和射频同轴连接器32的外导体(图未示出)对应配合的螺纹孔350，所述射频同轴连接器32的外导体(图未示出)通过所述螺纹孔350与所述端板螺连，所述射频同轴连接器32的内导体(图未示出)通过焊接的方式与所述微带片31顶部的微带线进行连接。

在一个具体示例中，所述底板1上设置有安装柱11，所述U型支撑件34的底部设置有和所述安装柱11对应配合的安装孔(图未示出)，所述U型支撑件34可以通过安装柱11与安装孔(图未示出)的配合安装到所述底板1上。

在一个实施例中，所述盖板36结合固定于所述U型支撑件34的顶部，所述盖板36、U型支撑件34、端板35和波导传输线2的波导腔靠近所述U型支撑件34的一侧壁共同构成一个封闭的容纳腔，所述容纳腔内容纳所述金属过渡块33、微带片31以及射频同轴连接器32的内导体(图未示出)，以减少所述微带线31的辐射损耗。

在一个具体示例中，微带片31的介电常数为10.2，其形成微带传输线的特征阻抗为50Ω。

在一个实施例中，所述射频同轴连接器32的阻抗特性为50Ω，其内导体的最大外径为1.3mm，外导体的最大内径为4.1mm。

在一个实施例中，结合图1所示，所述波导传输线2的波导腔21内部包括有两个铁氧体环22与陶瓷片23。两个铁氧体环22并排设置于所述波导腔21内部，二者之间设置有高介电常数陶瓷片23，且两个铁氧体环22均紧贴所述高介电常数陶瓷片23。

在一个实施例中，所述微带片31采用Rogers 6010板材，在其顶部刻蚀有宽度为2.41mm的微带线，底部金属化全面镀金。

本发明实施例所提供的波导同轴过渡转换装置，采用金属过渡块33通过螺钉、焊接的方式分别与所述波导传输线2以及微带片31连接，再将所述微带片31与所述U型支撑件35和射频同轴连接器32分别连接，在确保性能的前提下，使得结构更加紧凑，实现了适用于低频段(低于20GHz)的波导同轴转换设计；常规的波导同轴转换设计相比，采用本装置后，带宽超过55％，整体尺寸小于0.24λg×0.14λg×0.21λg。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种波导同轴过渡转换装置，其特征在于，所述装置包括：

底板；

位于所述底板上的波导传输线；以及

位于所述底板上的过渡组件；

所述承载件包括U型支撑件，端板以及盖板；

所述微带片通过金属过渡块连接固定于所述波导腔外壁；

所述波导传输线的波导腔内部包括有两个铁氧体环以及位于两铁氧体环之间的高介电常数陶瓷片，两个铁氧体环与所述高介电常数陶瓷片并排设置于波导腔的窄边截面处；

所述金属过渡块包括有结合固定于波导传输线波导腔外壁的本体部，以及由本体部沿远离所述波导传输线方向延伸出的用以与所述微带片连接的连接部。

2.根据权利要求1所述的波导同轴过渡转换装置，其特征在于，所述端板结合固定于所述U型支撑件远离所述波导传输线的一侧。

3.根据权利要求2所述的波导同轴过渡转换装置，其特征在于，所述射频同轴连接器的外导体结合固定于所述端板的背离金属过渡块的一侧；

4.根据权利要求2所述的波导同轴过渡转换装置，其特征在于，所述底板上设置有安装柱；

5.根据权利要求1所述的波导同轴过渡转换装置，其特征在于，所述盖板结合固定于所述U型支撑件顶部；

6.根据权利要求1所述的波导同轴过渡转换装置，其特征在于，所述微带片的介电常数为10.2，其形成微带传输线的特征阻抗为50Ω。

7.根据权利要求1所述的波导同轴过渡转换装置，其特征在于，所述射频同轴连接器的特征阻抗为50Ω。

8.根据权利要求1所述的波导同轴过渡转换装置特征在于，所述微带片采用Rogers6010板材，顶部刻蚀有宽度为2.41mm的微带线，底部金属化全面镀金。