CN113140881B - 一种45度转角毫米波差分线转siw结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种45度转角毫米波差分线转SIW结构，包括差分线传输部、差分线过渡渐变部、共模抑制比部、TE20模转TE10模SIW部、TE10模SIW部、金属地、介质板，所述差分线传输部、所述差分线过渡渐变部、所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE10模SIW部依次连接，所述差分线传输部、所述差分线过渡渐变部、所述共模抑制比部、所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE10模SIW部、所述金属地均设置在所述介质板上；本发明通过差分线的过渡结构、与差分线过渡渐变部的SIW转角设计及SIW结构的TE20模式转TE10模式的设计，在结构上实现了45°转角的差分传输线输入、射频前端垂直输出，在性能上实现了180°的相移、以及提高了共模噪声的抑制比、降低了插入损耗。

Description

一种45度转角毫米波差分线转SIW结构
技术领域
本发明涉及毫米波转换结构技术领域，具体涉及一种45度转角毫米波差分线转SIW结构。
背景技术
近年来，毫米波技术得到越来越多的应用，包括5G移动通信技术、人体安检、医疗成像、毫米波雷达探测、军用毫米波战略通信等多个领域，在民用和军用领域发挥着至关重要的作用。
基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)是一种通过在上下底面为金属层的低损耗介质基片上、利用金属化通孔阵列实现的导波结构，具有低插入损耗、高Q值、易集成等优点，在毫米波系统得到重大应用。差分线传输线是一对信号幅值相同、相位相反的、存在耦合的对称传输线，由于其高稳定性和抗干扰性，在工程中常被作为一种毫米波段传输线结构。在实际工程应用中，射频前端系统会经常存在差分线的输入端与射频前端的输出端成一定夹角的情况，这在一定程度上会造成共模噪声恶化、插入损耗变大、器件体积增大等情况，增大了相应匹配结构的设计难度。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种45度转角毫米波差分线转SIW结构，包括差分线传输部、差分线过渡渐变部、共模抑制比部、TE20模转TE10模SIW部、TE10模SIW部、金属地、介质板，所述差分线传输部、所述差分线过渡渐变部、所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE10模SIW部依次连接，所述差分线传输部、所述差分线过渡渐变部、所述共模抑制比部、所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE10模SIW部、所述金属地均设置在所述介质板上。
较佳的，所述差分线过渡渐变部成45度张角分布，且所述差分线过渡渐变部与所述TE20模转TE10模SIW部级联。
较佳的，所述差分线过渡渐变部的微带线宽度做渐变设置。
较佳的，所述TE20模转TE10模SIW部上设置有若干相移金属过孔，所述相移金属过孔设置在所述差分线过渡渐变部和所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE20模转TE10模SIW部和所述TE10模SIW部之间。
较佳的，所述共模抑制比部对应设置在所述TE20模转TE10模SIW部上。
较佳的，所述共模抑制比部包括至少两个共模抑制比金属通孔，所述共模抑制比金属通孔设置有水平偏移距离和垂直偏移距离。
较佳的，所述相移金属过孔与所述TE10模SIW部级联处位置呈宽度渐变分布。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明通过差分线的过渡结构、与差分线过渡渐变部的SIW转角设计及SIW结构的TE20模式转TE10模式的设计，在结构上实现了45°转角的差分传输线输入、射频前端垂直输出，在性能上实现了180°的相移、以及提高了共模噪声的抑制比、降低了插入损耗。
附图说明
图1为所述45°转角毫米波差分线转SIW结构的实施例一结构图；
图2为所述45°转角毫米波差分线转SIW结构的实施例二结构图。
图中数字表示：
1-第一转换结构；2-第二转换结构；101-差分线传输部；102-差分线过渡渐变部；103-TE20模转TE10模SIW部；104-共模抑制比金属通孔；105-相移金属过孔；106-TE10模SIW部；107-金属地；108-介质板。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
如图1所示，图1为所述45°转角毫米波差分线转SIW结构的本实施例结构图，本发明所述45°转角毫米波差分线转SIW结构包括差分线传输部101、差分线过渡渐变部102、TE20模转TE10模SIW部103、共模抑制比金属通孔104、相移金属过孔105、TE10模SIW部106、金属地107、介质板108。
所述差分线传输部101通过所述差分线过渡渐变部102，与所述TE20模转TE10模SIW部103级联，所述差分线过渡渐变部102的一对微带线呈45°角分布，且分别与所述TE20模转TE10模SIW部103垂直，主要便于沿着45°转角差分线传输的电场，逐渐向垂直方向过渡，其中，为匹配SIW阻抗，所述差分线过渡渐变部102宽度由0.28mm逐渐增加到0.35mm，且在渐变处进行倒角处理，以减小电流的不连续分布。
所述TE20模转TE10模SIW部103通过所述相移金属过孔105，不仅实现SIW由TE20模转为主模TE10，还将45°的场传输方向完全转为垂直方向传输。其中，所述相移金属过孔105数量、位置分布对相位移动起决定性作用，主要是通过增加金属通孔数量以及移动金属通孔水平及垂直位置，来改变电场传输路径，从而实现相位移动。具体通过所述相移金属过孔105中三处设置，分别对应为：优化移动金属通孔水平及垂直位置、拐角处增加金属通孔数量、金属通孔渐变排布。其中，金属通孔位置偏移和渐变排布需要在仿真软件中微调，位置排布上尽可能“平滑过渡”，降低电场传输的不连续性，也即降低插入损耗；另外，拐角处增加金属通孔的数量不易过多，金属通孔数量过多，会减小电场传输路径长度，降低相位移动量，本结构此处选取添加1个金属通孔，来实现180°相移。
在SIW结构TE20模转TE10模过程中，所述共模抑制比金属通孔104对共模噪声起到抑制作用。其中，所述共模抑制比金属通孔104的直径及位置分布对共模抑制起主要作用。所述共模抑制比金属通孔104的直径增大，共模抑制效果变差，考虑到工艺加工金属通孔最小直径，所述共模抑制比金属通孔104采用的是直径为0.2mm的金属通孔；所述共模抑制比金属通孔104水平偏移距离dx1、垂直偏移距离dy1对共模噪声抑制起到重要影响，经仿真优化，选取最佳水平偏移距离dx1＝0.06mm、最佳垂直偏移距离dy1＝2.25mm，此时，共模噪声抑制得到最佳水平。
TE20模式转为所述TE10模SIW部106，SIW宽度减小，所述TE10模SIW部106宽度主要取决于：确保工作范围内低频电场可以通过，并抑制TE20模的传输。
所述金属地107在所述介质板108顶层，主要用于形成SIW上层金属地，覆盖区域如图1所示。
所述介质板108为Rogers4350B，相对介电常数为3.66，厚度为0.254mm。所述差分线传输部101、所述差分线过渡渐变部102、所述TE20模转TE10模SIW部103、所述共模抑制比金属通孔104、所述相移金属过孔105、所述TE10模SIW部106、所述金属地107均在介质板108上。
在本实施例中，所述结构在毫米波频段。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例中所述45°转角毫米波差分线转SIW结构包括第一转换结构1和第二转换结构2，所述第一转换结构1和所述第二转换结构2相邻设置，实现了一对相邻45°转角毫米波差分线转SIW结构的布局，如图2所示，本实施例中，所述第二转换结构2与所述第一转换结构1共用一排金属通孔，既不影响性能，又达到了节省了空间的目的，解决了结构笨重、体积大的问题。所述第一转换结构1和所述第二转换结构2的区别在于：差分线对输入位置及TE10模SIW输出位置不一样，差分线转SIW过渡结构不同，所述第一转换结构1和所述第二转换结构2之间具有此转换结构高隔离度，且灵活性大。
综上所述，本发明一种45°转角毫米波差分线转SIW结构具有高隔离、灵活性、高共模抑制比、低插损等优点，不仅解决了空间有限情况下的差分线转TE10模SIW的问题，还提供了一种差分线的输入端与射频前端的输出端成一定夹角的设计方案，在工程应用、方案设计具有重要意义，值得被推广使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种45度转角毫米波差分线转SIW结构，其特征在于，包括差分线传输部、差分线过渡渐变部、共模抑制比部、TE20模转TE10模SIW部、TE10模SIW部、金属地、介质板，所述差分线传输部、所述差分线过渡渐变部、所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE10模SIW部依次连接，所述差分线传输部、所述差分线过渡渐变部、所述共模抑制比部、所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE10模SIW部、所述金属地均设置在所述介质板上；
所述共模抑制比部、所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE10模SIW部均设置为金属通孔；所述TE20模转TE10模SIW部上设置有若干相移金属过孔，所述相移金属过孔设置在所述差分线过渡渐变部和所述TE20模转TE10模SIW部、所述TE20模转TE10模SIW部和所述TE10模SIW部之间；
所述差分线过渡渐变部成45度张角分布，所述差分线过渡渐变部的一对微带线呈45°角分布，且分别与所述TE20模转TE10模SIW部垂直，所述差分线传输部通过所述差分线过渡渐变部与所述TE20模转TE10模SIW部级联；
所述TE20模转TE10模SIW部与所述TE10模SIW部连接，由所述TE20模转TE10模SIW部向所述TE10模SIW部过渡，SIW宽度减小；
所述共模抑制比部对应设置在所述TE20模转TE10模SIW部上。
2.如权利要求1所述的45度转角毫米波差分线转SIW结构，其特征在于，所述差分线过渡渐变部的微带线宽度做渐变设置。
3.如权利要求1所述的45度转角毫米波差分线转SIW结构，其特征在于，所述共模抑制比部包括至少两个共模抑制比金属通孔，所述共模抑制比金属通孔设置有水平偏移距离和垂直偏移距离。
4.如权利要求1所述的45度转角毫米波差分线转SIW结构，其特征在于，所述相移金属过孔与所述TE10模SIW部级联处位置呈宽度渐变分布。
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