CN113690558A - 一种共面波导到带状线异层过渡结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共面波导到带状线异层过渡结构，该结构包括了同轴连接器、薄基片介质和金属结构件，同轴连接器输入端口阻抗为50欧，输出端为探针；薄基片介质包含薄基片共面波导、转换盲孔结构和带状线，薄基片共面波导结构两侧为地，使信号在中间为50欧的信号线传输；转换盲孔一端连接薄基片共面波导，另一端连接薄基片带状线；薄基片带状线由上下两层厚度相等的薄基片和中间50欧微带线组成；将整个薄基片介质用螺钉固定于金属结构件上，最后将同轴连接器输出端口探针焊接到薄基片共面波导信号传输线中心位置。本发明适用于较薄基片，连接器与带状线异面，插入损耗较小，实现了对薄基片带状线的阻抗匹配馈电。

Description

一种共面波导到带状线异层过渡结构

技术领域

本发明涉及微波技术领域，特别是一种共面波导到带状线异层过渡结构。

背景技术

共面波导过渡到带状线结构是一种应用于薄基片阵列天线的馈电方式。带状线是由双层介质板压接而成，介质板未压接的表面覆铜接地，一宽度固定的信号传输线压接于两层介质板之间，该信号传输结构由于被金属地包裹，使得该信号受外界影响较小，具有较低的插入损耗。共面波导结构由一层介质板构成且地与信号传输线在同一层，信号传输线的两侧为地，该结构便于与同轴双线结构过渡。将以上两种结构结合，可以使得同轴双线结构通过共面集成波导过渡到带状线结构，从而对阵列天线进行馈电。

现有的技术中阵列天线的馈电方式为同轴双线结构直接过渡到带状线。在带状线的两层介质中，一层上留有半圆片结构，同轴双线的内芯与带状线信号传输线焊接，盖上半圆片结构用金属结构件固定，使其不破坏带状线结构，同轴线的外芯与上下金属地相连接。这种结构在带状线介质基片比较薄，且带状线与连接器异面时，同轴双线由此方法过渡会存在压断同轴线内芯，小盖板过小过薄，工程中不易操作，从而使馈电失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、便于安装的用于薄基片介质的低损耗共面波导到带状线异层过渡结构，通过异面馈电保护同轴线内芯，且采用后馈式结构使其能够应用于大规模阵列。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种共面波导到带状线异层过渡结构，包括同轴连接器、金属结构件和薄介质基片，所述同轴连接器穿过金属结构件，同轴连接器的内芯与薄介质基片中共面波导传输线相连，共面波导与带状线异层，共面波导传输线通过盲孔与带状线传输线相连。

进一步地，所述金属结构件为一L型结构，用于固定和连接同轴连接器与薄介质基片；金属结构件的垂直面上设置同轴的外孔、内孔，用于同轴连接器穿过金属结构件。

进一步地，所述同轴连接器包括法兰、特弗隆介质和金属内芯，所述法兰外部为M4螺纹，拧入金属结构件的外孔中，与金属结构件充分连接，形成金属地；所述特弗隆介质内部包裹金属内芯，然后穿过金属结构件的内孔。

进一步地，所述金属内芯、特弗隆介质和金属结构件的内孔所组成的输入端口阻抗为50欧姆，同轴连接器的金属内芯穿过金属结构件的外孔、内孔与薄介质基片的共面波导信号传输线焊接。

进一步地，所述薄介质基片包括上层金属地、上层介质板、下层介质层和下层金属地，以及带状线信号传输线、金属盲孔；

所述上层金属地上设置共面波导信号传输线和一族金属过孔，共面波导信号传输线与上层金属地之间设置间隙且未覆铜，共面波导信号传输线末端为一圆，该圆为共面波导与带状线的过渡区；

所述金属过孔穿过整个薄介质基片，过孔金属氧化，使上层金属地与下层金属地相连接；

带状线信号传输线压接于上层介质板与下层介质板之间；金属盲孔的上端与共面波导信号传输线相连且穿过上层介质板，下端与带状线信号传输线连接。

进一步地，所述特弗隆介质的介电常数为2.1，直径为1mm，金属内芯的直径为0.3mm，金属结构件的内孔直径为1mm。

进一步地，所述薄介质基片厚度为0.254mm，上层介质板与下层介质板的厚度均为0.127mm，带状线信号传输线的宽度为0.2mm，金属盲孔的直径为0.8mm，共面波导信号传输线与上层金属地之间相距0.5mm，共面波导信号传输线末端的圆直径为2.4mm。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过共面波导连接同轴连接器和带状线，且共面波导与带状线异面，由金属盲孔进行连接，进一步减小了能量泄露，降低了损耗和驻波；(2)通过共面波导与微带线的异层过渡，能够有效的保护同轴连接器输出内芯，避免压断；(3)体积小、便于安装，适用于较薄基片，实现对薄基片带状线的阻抗匹配馈电，且采用后馈式结构使其能够应用于大规模阵列。

附图说明

图1是本发明的共面波导到带状线异层过渡结构装配结构图。

图2是本发明的共面波导到带状线异层过渡结构同轴连接器结构图。

图3是本发明的共面波导到带状线异层过渡结构金属结构件结构图。

图4是本发明的共面波导到带状线异层过渡结构薄介质基片结构图。

图5是本发明的共面波导到带状线异层过渡结构驻波图。

图6是本发明的共面波导到带状线异层过渡结构插入损耗图。

具体实施方式

结合图1～图4，本发明一种共面波导到带状线异层过渡结构，包括同轴连接器A、金属结构件B和薄介质基片C，所述同轴连接器A穿过金属结构件B，同轴连接器A的内芯与薄介质基片C中共面波导传输线相连，共面波导与带状线异层，共面波导传输线通过盲孔与带状线传输线相连。

进一步地，所述金属结构件B为一L型结构，用于固定和连接同轴连接器A与薄介质基片C；金属结构件B的垂直面上设置同轴的外孔4、内孔5，用于同轴连接器A穿过金属结构件B。

进一步地，所述同轴连接器A包括法兰1、特弗隆介质2和金属内芯3，所述法兰1外部为M4螺纹，拧入金属结构件B的外孔4中，与金属结构件B充分连接，形成金属地；所述特弗隆介质2内部包裹金属内芯3，然后穿过金属结构件B的内孔5。

进一步地，所述金属内芯3、特弗隆介质2和金属结构件B的内孔5所组成的输入端口阻抗为50欧姆，同轴连接器A的金属内芯3穿过金属结构件B的外孔4、内孔5与薄介质基片C的共面波导信号传输线焊接。

进一步地，所述薄介质基片C包括上层金属地8、上层介质板9、下层介质层12和下层金属地13，以及带状线信号传输线11、金属盲孔10；

所述上层金属地8上设置共面波导信号传输线7和一族金属过孔6，共面波导信号传输线7与上层金属地8之间设置间隙且未覆铜，共面波导信号传输线7末端为一圆，该圆为共面波导与带状线的过渡区；

所述金属过孔6穿过整个薄介质基片C，过孔金属氧化，使上层金属地8与下层金属地13相连接；

带状线信号传输线11压接于上层介质板9与下层介质板12之间；金属盲孔10的上端与共面波导信号传输线7相连且穿过上层介质板9，下端与带状线信号传输线11连接。

进一步地，所述特弗隆介质2的介电常数为2.1，直径为1mm，金属内芯3的直径为0.3mm，金属结构件B的内孔5直径为1mm。

进一步地，所述薄介质基片C厚度为0.254mm，上层介质板9与下层介质板12的厚度均为0.127mm，带状线信号传输线11的宽度为0.2mm，金属盲孔10的直径为0.8mm，共面波导信号传输线7与上层金属地8之间相距0.5mm，共面波导信号传输线7末端的圆直径为2.4mm。

本发明适用于薄基片(0.254mm)低损耗共面波导到带状线异层过渡结构，同轴连接器输入端口阻抗为50欧，输出端为探针；薄基片共面波导结构两侧为地，信号在中间为50欧的信号线传输；转换盲孔一端连接薄基片共面波导，另一端连接薄基片带状线。薄基片带状线由上下两层厚度相等的薄基片(0.127mm)和中间50欧微带线组成。将整个介质基片用螺钉固定于金属结构件上，最后将连接器输出端口探针焊接到薄基片共面波导信号传输线中心位置。本发明具有以下特点：

(1)共面波导与带状线异层。共面波导和带状线所在的层差由薄介质板的厚度决定，而介质板厚度由前端辐射天线和工作频率所决定。此结构在阵列天线的排布中能够简化馈电方式，使安装流程更加便捷，提高阵列天线的可靠性和工程可实现性。

(2)共面波导与带状线异层所连接的盲孔。通过调整盲孔的高度和直径，实现共面波导与带状线异层的匹配。这种结构能够大大的减少结构的复杂度，提高集成度，减小插入损耗。

(3)薄基片带状线转共面波导在转同轴双线。薄基片带状线转同轴双线的通常做法是在带状线的两层介质中，一层上留有半圆片结构，同轴双线的内芯与带状线信号传输线焊接，盖上半圆片结构用金属结构件固定，使其不破坏带状线结构，同轴线的外芯与上下金属地相连接。在带状线基片较薄时，这种方法工程不易实现，本发明通过带状线转共面波导在转同轴双线实现薄基片与同轴双线过渡问题。

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

结合图1，本发明的共面波导到带状线异层过渡结构由同轴连接器A、金属结构件B、薄介质基片C三个部分组成。

结合图2，所述同轴连接器A由法兰1，特弗隆介质2和金属内芯3组成，法兰外部为M4螺纹，拧入金属结构件B的孔4中，与B充分连接，形成金属地。特弗隆介质2的介电常数为2.1，直径为1mm，内部包裹内芯3，穿过金属结构件B的孔5。内芯3、特弗隆介质2和金属结构件B孔5所组成的输入端口阻抗为50欧姆。同轴连接器A的内芯3直径为0.3mm，穿过金属结构件B的孔4和孔5与薄介质基片C的共面波导信号传输线7焊接。

结合图3，所述金属结构件B为一L型结构，用于固定和连接同轴连接器A与薄介质基片C。金属结构件B的一端开一孔，孔4为M4的螺纹孔，用于旋进同轴连接器A法兰1，孔5直径为1mm，用于穿过同轴连接器A的特弗隆介质2。

结合图4，所述薄介质基片C主要由上层金属地8，上层介质板9，下层介质层12和下层金属地13组成，整个薄介质片C厚度为(0.254mm)。上层金属地8由共面波导信号传输线7、金属地8和一族金属过孔6组成，共面波导信号传输线7与上层金属地8相距0.5mm且未覆铜，共面波导信号传输线7末端为一直径2.4mm的圆，其为共面波导与带状线的过渡区。金属过孔6穿过整个薄介质板，过孔金属氧化，使上层金属地8与下层金属地13相连接。上层介质板9与下层介质板12的厚度都为0.127mm，宽度为0.2mm的带状线信号传输线压接于两层介质板之间。金属盲孔10的直径为0.8mm，上端与共面波导信号传输线7相连，穿过上层介质板9，下端与带状线信号传输线11连接。

带状线馈电结构通常采用双层印制板上留有半圆片结构形式，此种方式简单可靠，但是对于较薄的基片(0.254mm)，采用半圆片结构形式不易加工，电气上容易形成驻波谐振点。本发明提出的共面波导转异面带状线的馈电方法，通过共面波导连接同轴连接器和带状线，且共面波导与带状线异面，由金属盲孔进行连接，进一步减小了能量泄露，降低了损耗和驻波，如图5～图6所示。通过共面波导与微带线的异层过渡，同时能够有效的保护同轴连接器输出内芯，避免压断。

Claims (7)

1.一种共面波导到带状线异层过渡结构，其特征在于，包括同轴连接器(A)、金属结构件(B)和薄介质基片(C)，所述同轴连接器(A)穿过金属结构件(B)，同轴连接器(A)的内芯与薄介质基片(C)中共面波导传输线相连，共面波导与带状线异层，共面波导传输线通过盲孔与带状线传输线相连。

2.根据权利要求1所述的共面波导到带状线异层过渡结构，其特征在于，所述金属结构件(B)为一L型结构，用于固定和连接同轴连接器(A)与薄介质基片(C)；金属结构件(B)的垂直面上设置同轴的外孔(4)、内孔(5)，用于同轴连接器(A)穿过金属结构件(B)。

3.根据权利要求2所述的共面波导到带状线异层过渡结构，其特征在于，所述同轴连接器(A)包括法兰(1)、特弗隆介质(2)和金属内芯(3)，所述法兰(1)外部为M4螺纹，拧入金属结构件(B)的外孔(4)中，与金属结构件(B)充分连接，形成金属地；所述特弗隆介质(2)内部包裹金属内芯(3)，然后穿过金属结构件(B)的内孔(5)。

4.根据权利要求3所述的共面波导到带状线异层过渡结构，其特征在于，所述金属内芯(3)、特弗隆介质(2)和金属结构件(B)的内孔(5)所组成的输入端口阻抗为50欧姆，同轴连接器(A)的金属内芯(3)穿过金属结构件(B)的外孔(4)、内孔(5)与薄介质基片(C)的共面波导信号传输线焊接。

5.根据权利要求3或4任一项所述的共面波导到带状线异层过渡结构，其特征在于，所述薄介质基片(C)包括上层金属地(8)、上层介质板(9)、下层介质层(12)和下层金属地(13)，以及带状线信号传输线(11)、金属盲孔(10)；

所述上层金属地(8)上设置共面波导信号传输线(7)和一族金属过孔(6)，共面波导信号传输线(7)与上层金属地(8)之间设置间隙且未覆铜，共面波导信号传输线(7)末端为一圆，该圆为共面波导与带状线的过渡区；

所述金属过孔(6)穿过整个薄介质基片(C)，过孔金属氧化，使上层金属地(8)与下层金属地(13)相连接；

带状线信号传输线(11)压接于上层介质板(9)与下层介质板(12)之间；金属盲孔(10)的上端与共面波导信号传输线(7)相连且穿过上层介质板(9)，下端与带状线信号传输线(11)连接。

6.根据权利要求5所述的共面波导到带状线异层过渡结构，其特征在于，所述特弗隆介质(2)的介电常数为2.1，直径为1mm，金属内芯(3)的直径为0.3mm，金属结构件(B)的内孔(5)直径为1mm。

7.根据权利要求6所述的共面波导到带状线异层过渡结构，其特征在于，所述薄介质基片(C)厚度为0.254mm，上层介质板(9)与下层介质板(12)的厚度均为0.127mm，带状线信号传输线(11)的宽度为0.2mm，金属盲孔(10)的直径为0.8mm，共面波导信号传输线(7)与上层金属地(8)之间相距0.5mm，共面波导信号传输线(7)末端的圆直径为2.4mm。

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