CN113594657A - 圈形微带波导转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种圈形微带波导转换器，转换效率高，工作频带宽，可以提升功率容量，缩短传输距离。本发明通过下述技术方案实现，位于介质基板背面的金属地导体通过介质基板背面连接∩形微带导线，深入矩形波导内；U形微带导线和∩形微带导线镜像对称，相向通过通孔焊盘结合在一起实现电连接，构成一个被介质基板对应耦合隔离的微带闭合圈环，射频信号磁场力线穿过闭合微带圈环，在其中产生电流信号，并流入与之垂直延伸连接的50Ω微带线与金属地导体，实现矩形波导到微带平面电路的过渡，磁场耦合实现微带线与矩形波导间信号的高效率转换；接地导体通过金属化过孔与金属地导体的接地电连接，对圈形微带波导转换器内的射频信号起到屏蔽作用。
Description
技术领域
本发明属于微波器件领域，特别涉及一种可以广泛应用于通信、雷达、遥测遥感、工业生产等领域的宽带矩形波导微带转换技术。
背景技术
微带/波导转换过渡在微波系统中大量应用，是其中的关键部件。其主要指标:带内插 入损耗、驻波系数，直接影响应用系统的噪声系数、接收灵敏度、发射功率等。在波导和微 带中传输射频信号必须通过波导-微带的过渡装置来完成，因此，波导微带转换器是微波系 统中应用较多的器件之一，其主要功能是实现微波信号在波导与微带两种不同传输线间的过 渡。整个过程中力求微波信号的损耗与反射尽量小。
矩形波导具备低损耗与高功率容量的特点，微带线作为平面电路易于集成半导体器 件，因而波导微带转换器的主要作用是将两者的优点结合起来。波导微带转换器实现的方法 多种多样，常见的如同轴过渡式，鳍线过渡式，脊波导接触式，插入探针式等。对于同轴过 渡式与鳍线过渡式，需要借助第三方传输线中转从而增加了额外损耗；脊波导接触式过渡不 易实现脊波导与微带的有效连接，且占空间较大。目前，常用的微带波导过渡结构为插入探 针式，即将金属微带探针从矩形波导的宽边垂直插入，且微带探针插入一端终端开路并位于 矩形波导介质体的中空位置。采用在矩形波导的宽边垂直插入微带探针，探针平行于其中传 输的TE10模式电场力线，通过电场耦合实现了微带线与矩形波导间信号的高效率转换。但 由于微带探针插入波导的一端开路，在大功率应用中容易出现散热较差，以及电场击穿打火 的问题。并且现有的对于插入探针式微带波导转换器，由于从矩形波导的宽边垂直插入进行 过渡，因而限制了微带线的走向。若电路部分位于波导窄边，则只能转弯微带进行长走线， 这无疑增大了电路尺寸，增加了复杂度以及损耗。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术存在的问题，提供一种转换效率高，工作频带宽，可以提升功率容量，缩短传输距离，进而降低损耗的圈形微带波导转换器。
本发明采用的技术方案为：一种圈形微带波导转换器，包括，制有矩形波导腔体1的矩形波导，从矩形波导一侧边连通窗插入矩形波导腔体1中央的介质基板2，在插入矩形波导腔体1二分之一部位的介质基板2表面上，设有沿矩形波导腔体1侧壁延伸弯曲的U 形开口接地导体8和在其中线阵排布的金属化过孔9，设置在介质基板2背面与矩形波导边 壁接触的金属地导体7，以及沿介质基板2正面中部的50Ω微带线3，其特征在于：位于介 质基板2正面的50Ω微带线3通过介质基板2正表面连接U形微带导线5，深入矩形波导1 波导内；位于介质基板2背面的金属地导体7通过介质基板2背面连接∩形微带导线6，深 入矩形波导1内；U形微带导线5和∩形微带导线6镜像对称，相向通过通孔焊盘4结合在 一起实现电连接，同时构成一个被介质基板2对应耦合隔离的微带闭合圈环，矩形波导腔体 1中传输的射频信号磁场力线穿过所述闭合微带圈环，在其中产生电流信号，并流入与之垂 直延伸连接的50Ω微带线3与金属地导体7，从而实现矩形波导到微带平面电路的过渡，磁 场耦合实现微带线与矩形波导间信号的高效率转换；接地导体8通过金属化过孔9实现与金 属地导体7的接地电连接，对圈形微带波导转换器内的射频信号起到屏蔽作用。
本发明相比于现有技术具有如下的有益效果：
本发明采用50Ω微带线3通过介质基板2正表面连接U形微带导线5，深入矩形波导1波 导内；金属地导体7通过介质基板2背面连接∩形微带导线6，深入矩形波导1内；U形微带导线5和∩形微带导线6镜像对称，相向通过通孔焊盘4结合在一起实现电连接，同时构成一个被介质基板2隔离的对应微带闭合圈。矩形波导1磁场力线穿过闭合的微带圈环，在其中产生电流信号，并流入与之垂直延伸连接的50Ω微带线3，从而实现矩形波导到微带平面电路的宽带、高效率转换。
本发明的波导微带过渡是一种插入微带终端接地的闭合线圈结构，在大功率应用中， 可以有效地将过渡损耗产生的热传导至地，避免过温烧毁。并且由于是磁耦合，可避免传统 插入探针过渡中大功率电场击穿打火的风险。
本发明的波导微带转换器从矩形波导窄边直接插入圈形微带探针，可以在矩形波导 的窄边实现与微带线的直接过渡。相比在矩形波导宽边插入探针，可以减小电路尺寸，缩短 传输距离，进而降低损耗。
采用本发明的设计提升了微波电路与结构的灵活性，并且转换器电路简单紧凑，加 工与装配方便。
附图说明
图1是本发明圈形微带波导转换器的A-A向剖视图；
图2是图1的B-B向剖视图；
图3是图1中介质基板的俯视图；
图4是图1中介质基板的仰视图；
图5为本发明的效果图；
图中：1.矩形波导腔体，2.介质基板，3. 50Ω微带线，4.通孔焊盘，5. U形微带导线，6.∩形微带导线，7.金属地导体，8. 接地导体，9.金属化过孔，10.波导短路面。
以下结合附图对本发明的内容做进一步的阐述：
具体实施方式
在如图1与图2所示的实施例中，一种圈形微带波导转换器，包括，制有矩形波导腔体1的矩形波导，从矩形波导一侧边连通窗插入矩形波导腔体1中央的介质基板2，在插入矩形波导腔体1二分之一部位的介质基板2表面上，设有沿矩形波导腔体1侧壁延伸弯曲的U形开口接地导体8和在其中线阵排布的金属化过孔9，设置在介质基板2背面与矩形波导边壁接触的金属地导体7，以及沿介质基板2正面中部的50Ω微带线3，其特征在于：位 于介质基板2正面的50Ω微带线3通过介质基板2正表面连接U形微带导线5，深入矩形 波导1波导内；位于介质基板2背面的金属地导体7通过介质基板2背面连接∩形微带导线 6，深入矩形波导1内；U形微带导线5和∩形微带导线6镜像对称，相向通过通孔焊盘4 结合在一起实现电连接，同时构成一个被介质基板2对应耦合隔离的微带闭合圈环，矩形波 导腔体1中传输的射频信号磁场力线穿过所述闭合微带圈环，在其中产生电流信号，并流入 与之垂直延伸连接的50Ω微带线3与金属地导体7，从而实现矩形波导到微带平面电路的过 渡，磁场耦合实现微带线与矩形波导间信号的高效率转换；接地导体8通过金属化过孔9实 现与金属地导体7的接地电连接，对圈形微带波导转换器内的射频信号起到屏蔽作用。
介质基板2宽度大于矩形波导腔体1窄边尺寸，多出部分搭接在矩形波导腔体1边壁上起固定与支撑的作用。
介质基板2背面的金属地导体7与矩形波导边沿接触起到接地与支撑作用，位于介质基板2正面的接地导体8通过金属化过孔9与背面金属地导体7连接，可对过渡的微波信号起到屏蔽作用。
如图3所示，所述位于介质基板2正面的导线一端与50Ω微带线3相连，另外一端从矩形波导1窄边垂直进入后采用90°圆弯向下，传输一段距离后再采用90°圆弯转向波 导中心，再传输一段距离后借助90°圆弯向上最终连接至通孔焊盘4，在介质基板2正面形 成一个U形微带导线5。
如图4所示，所述位于介质基板2背面的导线一端与金属地导体7相连，另外一端从矩形波导1窄边垂直进入后采用90°圆弯向上，传输一段距离后再采用90°圆弯转向波 导中心，再传输一段距离后借助90°圆弯向下最终连接至通孔焊盘4,在介质基板2背面形 成一个∩形微带导线6。
如图5中所示圈形微带波导转换器效果，插入损耗小于0.2dB，端口回波优于-15dB的相对带宽可达35％。显然，采用本发明的转换器，转换效率高，工作频带宽。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明 的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的 技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (5)
1.一种圈形微带波导转换器，包括，制有矩形波导腔体(1)的矩形波导，从矩形波导一侧边连通窗插入矩形波导腔体(1)中央的介质基板(2)，在插入矩形波导腔体(1)二分之一部位的介质基板(2)表面上，设有沿矩形波导腔体()1侧壁延伸弯曲的U形开口接地导体(8)和在其中线阵排布的金属化过孔(9)，设置在介质基板(2)背面与矩形波导边壁接触的金属地导体(7)，以及沿介质基板(2)正面中部的50Ω微带线(3)，其特征在于：位于介质基板(2)正面的50Ω微带线(3)通过介质基板(2)正表面连接U形微带导线(5)，深入矩形波导(1)波导内；位于介质基板(2)背面的金属地导体(7)通过介质基板(2)背面连接∩形微带导线(6)，深入矩形波导(1)内；U形微带导线(5)和∩形微带导线(6)镜像对称，相向通过通孔焊盘(4)结合在一起实现电连接，同时构成一个被介质基板(2)对应耦合隔离的微带闭合圈环，矩形波导腔体(1)中传输的射频信号磁场力线穿过所述闭合微带圈环，在其中产生电流信号，并流入与之垂直延伸连接的50Ω微带线(3)与金属地导体(7)，从而实现矩形波导到微带平面电路的过渡，磁场耦合实现微带线与矩形波导间信号的高效率转换；接地导体(8)通过金属化过孔(9)实现与金属地导体(7)的接地电连接，对圈形微带波导转换器内的射频信号起到屏蔽作用。
2.如权利要求1所述的圈形微带波导转换器，其特征在于：介质基板(2)宽度大于矩形波导腔体(1)窄边尺寸，多出部分搭接在矩形波导腔体(1)边壁上起固定与支撑的作用。
3.如权利要求1所述的圈形微带波导转换器，其特征在于：介质基板(2)背面的金属地导体(7)与矩形波导边沿接触起到接地与支撑作用，位于介质基板(2)正面的接地导体(8)通过金属化过孔(9)与背面金属地导体(7)连接，对过渡的微波信号起到屏蔽作用。
4.如权利要求1所述的圈形微带波导转换器，其特征在于：介质基板(2)正面的导线一端与50Ω微带线(3)相连，另外一端从矩形波导(1)窄边垂直进入后采用90°圆弯向下，传输一段距离后再采用90°圆弯转向波导中心，再传输一段距离后借助90°圆弯向上最终连接至通孔焊盘(4)，最终，在介质基板(2)正面形成一个U形微带导线(5)。
5.如权利要求1所述的圈形微带波导转换器，其特征在于：介质基板(2)正面的导线一端与50Ω微带线(3)相连，另外一端从矩形波导(1)窄边垂直进入后采用90°圆弯向下，传输一段距离后再采用90°圆弯转向波导中心，再传输一段距离后借助90°圆弯向上,最终连接至通孔焊盘(4)，在介质基板(2)正面形成一个U形微带导线(5)。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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