CN113782935B - 微带-波导转换器和雷达物位计 - Google Patents
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Abstract
本文公开一种微带‑波导转换器和雷达物位计。微带‑波导转换器包括基板以及设置在基板上的微带线微带线包括带状线和匹配节，匹配节呈异型的菱形状，匹配节在第一顶点处与带状线连接，匹配节被经过与第一顶点相邻的两个顶点的第一对角线分隔成靠近带状线的第一匹配部分和远离带状线的第二匹配部分，第一匹配部分沿带状线的延伸方向的高度大于第二匹配部分沿带状线的延伸方向的高度，匹配节关于经过第一顶点和与第一顶点相对的第二顶点的第二对角线对称设置。该微带‑波导转换器的工作频带宽，损耗小，传输特性好，实用性高。
Description
技术领域
本文涉及但不限于物位计领域，特别涉及一种微带-波导转换器和雷达物位计。
背景技术
雷达物位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，当雷达波遇到物料表面时反射回来被仪表接收，雷达波的运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。
雷达物位计中，通常会包括微带转波导结构，但是现有的微带转波导结构，传输损耗大、且工作带宽较窄，不能满足使用需求。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。
本申请实施例提供一种微带-波导转换器和雷达物位计，该微带-波导转换器的传输损耗小，且工作带宽较宽。
一种微带-波导转换器，包括基板以及设置在所述基板上的微带线，所述微带线包括带状线和匹配节，所述匹配节呈异型的菱形状，所述匹配节在第一顶点处与所述带状线连接，所述匹配节被经过与所述第一顶点相邻的两个顶点的第一对角线分隔成靠近所述带状线的第一匹配部分和远离所述带状线的第二匹配部分，所述第一匹配部分沿所述带状线的延伸方向的高度大于所述第二匹配部分沿所述带状线的延伸方向的高度，所述匹配节关于经过所述第一顶点和与所述第一顶点相对的第二顶点的第二对角线对称设置；
所述匹配节的第二顶点处设有第一切角，且所述第一切角形成的第一切边与所述第一对角线平行。
一种雷达物位计，包括上述的微带-波导转换器。
本申请实施例的微带-波导转换器，其微带线的匹配节整体呈异型的菱形状，匹配节被第一对角线分隔成靠近带状线的第一匹配部分和远离带状线的第二匹配部分，第一匹配部分的高度大于第二匹配部分的高度，且匹配节关于第二对角线对称设置。通过该匹配节可实现带状线与基板上的波导腔(具体描述见下文)之间的能量耦合，进而实现微带与波导之间的转换。该微带-波导转换器的工作频带宽，损耗小，传输特性好，实用性高。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
图1为本申请一实施例的微带-波导转换器的结构示意图；
图2为本申请一实施例的微带-波导转换器的剖视结构示意图；
图3为本申请一实施例的微带-波导转换器的匹配节的结构示意图；
图4为本申请一实施例的微带-波导转换器的仿真结果的示意图；
图5为本申请另一实施例的微带-波导转换器的匹配节的结构示意图；
图6为本申请又一实施例的微带-波导转换器的匹配节的结构示意图。
附图标记为：
100-微带线，1-带状线，11-第一带状线，12-第二带状线，2-匹配节，21-第一匹配部分，22-第二匹配部分，23-第一切边，24-第二切边，25-第三切边，3-基板，31-高频板，32-高频复合板，321-波导腔，4-短路块，41-谐振腔，42-避让孔。
具体实施方式
下文中将结合附图对本申请的实施例进行描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请实施例提供了一种微带-波导转换器，可用于雷达物位计。
如图1-图3所示，微带-波导转换器包括基板3以及设置在基板3上的微带线100，微带线100包括带状线1和匹配节2，匹配节2呈异型的菱形状，匹配节2在第一顶点处与带状线1连接，匹配节2被经过与第一顶点相邻的两个顶点的第一对角线分隔成靠近带状线1的第一匹配部分21和远离带状线1的第二匹配部分22，第一匹配部分21沿带状线1的延伸方向的高度大于第二匹配部分22沿带状线1的延伸方向的高度，匹配节2关于经过第一顶点和与第一顶点相对的第二顶点的第二对角线对称设置。
该微带-波导转换器中，微带线100包括带状线1和匹配节2，匹配节2呈异型的菱形状，即匹配节2大体呈菱形状，但略与菱形略有区别。具体的，匹配节2具有四个顶点，其在第一顶点(图3中位于上部的顶点)处与带状线1连接，匹配节2的第一对角线(图3中沿左右方向延伸的虚线所示)经过与第一顶点相邻的两个顶点(图3中位于左右两侧的顶点)，第二对角线(图3中沿上下方向延伸的虚线所示)经过第一顶点和与第一顶点相对的第二顶点(图3中位于下部的顶点)。匹配节2被第一对角线分隔成第一匹配部分21和第二匹配部分22，第一匹配部分21和第二匹配部分22大致呈等腰三角形状，且第一匹配部分21靠近带状线1，第二匹配部分22远离带状线1。其中，第一匹配部分21沿带状线1的延伸方向的高度H1大于第二匹配部分22沿带状线1的延伸方向的高度H2，使得匹配节2整体为上高下矮的结构。匹配节2关于经过第二对角线对称设置，即匹配节2整体为左右对称结构，且第一对角线和第二对角线相垂直。
通过设置上高下矮、左右对称的匹配节2，可实现带状线1与基板3上的波导腔321(具体描述见下文)之间的能量耦合，进而实现微带与波导之间的转换。该微带-波导转换器的工作频带宽，损耗小，传输特性好，同时，微带-波导转换器的结构简单，尺寸小，使得微带-波导转换器的实用性高。
一些示例性实施例中，如图5所示，匹配节2的第二顶点处设有第一切角，且第一切角形成的第一切边23与第一对角线平行。
将匹配节2下部的第二顶点处的角部切除，形成第一切边23，该第一切边23沿左右方向延伸，并平行于匹配节2的第一对角线。
一些示例性实施例中，如图5所示，与第一顶点相邻的两个顶点处分别设有第二切角和第三切角，且第二切角形成的第二切边24、以及第三切角形成的第三切边25均与第二对角线平行。
将匹配节2左右两侧的两个顶点处的角部切除，形成第二切边24和第三切边25，该第二切边24和第三切边25沿上下方向延伸，并平行于匹配节2的第二对角线。其中第二切边24和第三切边25关于第二对角线对称设置。
其中，第一切边23沿第一对角线的长度L1设置成大于第二切边24沿第二对角线的长度L2，且大于第三切边25沿第二对角线的长度L3。第二切边24沿第二对角线的长度L2与第三切边25沿第二对角线的长度L3相等。
当然，也可以如图3所示，不在与第一顶点相邻的两个顶点处、以及第二顶点处设置切角，使得与第一顶点相邻的两个顶点处、以及第二顶点处为尖角部。
一些示例性实施例中，如图3和图5所示，匹配节2的相邻两个顶点之间的连线为直线。一些示例性实施例中，如图6所示，匹配节2的相邻两个顶点之间的连线为向外侧凸出的弧线。其中，相邻弧线之间圆滑过渡连接。
一些示例性实施例中，如图3所示，第二对角线(即匹配节2的对称轴线)与带状线1的中心线(沿上下方向延伸)重合(均为图3中沿上下方向延伸的虚线)，使得微带线100整体为左右对称结构。
一些示例性实施例中，如图1和图2所示，基板3上设有波导腔321，且第一对角线和第二对角线的交点(图3中沿左右方向延伸的虚线和沿上下方向延伸的虚线的交点)设置成与波导腔321的中心线(图2中虚线所示)重合。
匹配节2的第一对角线和第二对角线的交点与波导腔321的中心线重合，使得微带线100辐射的电磁波能够在波导腔321内同相位传输(电磁波在介质中的传播速度小于空气中的传播速度，使得匹配节2不同部位辐射的电磁波能够同时到达波导腔321的边缘)。
当然，匹配节2的第一对角线和第二对角线的交点可与波导腔321的中心线不重合，二者之间可以略有偏差。
一些示例性实施例中，如图1所示，其中，波导腔321可为矩形波导腔321，匹配节2可从矩形波导腔321的宽边的中间位置伸入矩形波导腔321内。
一些示例性实施例中，如图1和图2所示，基板3包括高频板31和高频复合板32，高频板31与高频复合板32固定，微带线100设置在高频板31上，且位于远离高频复合板32的一侧，波导腔321开设在高频复合板32上。
高频板31的厚度较小(通常小于1mm)，强度差；高频复合板32采用多层板(至少两层板)复合而成，厚度较大(通常大于1mm)，强度好。因此高频板31和高频复合板32固定形成的基板3整体强度增强，以便微带-波导转换器与其他部件进行组装装配。
一些示例性实施例中，如图1所示，带状线1包括相连接的第一带状线11和第二带状线12，第一带状线11和第二带状线12的中心线重合，且第二带状线12的线宽W2设置成小于第一带状线11的线宽W1，第二带状线12与匹配节2连接。
带状线1中，与匹配节2相连的第二带状线12的线宽W2小于远离匹配节2的第一带状线11的线宽W1，且第一带状线11和第二带状线12的中心线重合，使得带状线1整体为直线形。当然，带状线1也可以设置成线宽不变的等宽线。
一些示例性实施例中，微带线100的材质为铜，当然，也可以为其他金属导电材料。
一些示例性实施例中，如图1和图2所示，微带-波导转换器还包括短路块4，短路块4与基板3固定，且短路块4罩住匹配节2。
如图1和图2所示，短路块4可为金属块，其位于高频板31的远离高频复合板32的一侧，且短路块4内开设有谐振腔41，该谐振腔41的深度D为1/4波长。短路块4上还开设有避让微带线100的避让孔42。具体的，微带线100的第二带状线12穿过该避让孔42。
一些示例性实施例中，微带-波导转换器的工作频段可为70-90GHz，实现宽带工作。
本申请实施例的微带-波导转换器(采用图3所示的匹配节2)，仿真结果如图4所示。图4中，曲线S12表示从微带线到波导装置能量损失较少，S11表示从微带线返回的能量较少。根据仿真结果显示，该微带-波导转换器的传输损耗小，回波损耗小，且带宽宽。
本申请实施例还提供了一种雷达物位计，包括上述任一实施例所述的微带-波导转换器。
综上所述，本申请实施例提供的微带-波导转换器，实现了信号在微带和波导之间的转换，且工作频带宽，损耗小，传输特性好，提高了雷达物位计的测量性能。
以上实施例仅表达了本申请的实施例性实施方式，其描述较为具体和详细，但的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。
Claims (9)
1.一种微带-波导转换器，包括基板以及设置在所述基板上的微带线，其特征在于，所述微带线包括带状线和匹配节，所述匹配节呈异型的菱形状，所述匹配节在第一顶点处与所述带状线连接，所述匹配节被经过与所述第一顶点相邻的两个顶点的第一对角线分隔成靠近所述带状线的第一匹配部分和远离所述带状线的第二匹配部分，所述第一匹配部分沿所述带状线的延伸方向的高度大于所述第二匹配部分沿所述带状线的延伸方向的高度，所述匹配节关于经过所述第一顶点和与所述第一顶点相对的第二顶点的第二对角线对称设置；
所述匹配节的第二顶点处设有第一切角，且所述第一切角形成的第一切边与所述第一对角线平行。
2.根据权利要求1所述的微带-波导转换器，其特征在于，与所述第一顶点相邻的两个顶点处分别设有第二切角和第三切角，且所述第二切角形成的第二切边、以及所述第三切角形成的第三切边均与所述第二对角线平行，
所述第一切边沿所述第一对角线的长度设置成大于所述第二切边沿所述第二对角线的长度，且大于所述第三切边沿所述第二对角线的长度。
3.根据权利要求1所述的微带-波导转换器，其特征在于，所述匹配节的相邻两个顶点之间的连线为直线，或者为向外侧凸出的弧线。
4.根据权利要求1所述的微带-波导转换器，其特征在于，所述第二对角线与所述带状线的中心线重合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的微带-波导转换器，其特征在于，所述基板上设有波导腔，且所述第一对角线和所述第二对角线的交点设置成与所述波导腔的中心线重合。
6.根据权利要求5所述的微带-波导转换器，其特征在于，所述基板包括高频板和高频复合板，所述高频板与所述高频复合板固定，所述微带线设置在所述高频板上，且位于远离所述高频复合板的一侧，所述波导腔开设在所述高频复合板上。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的微带-波导转换器，其特征在于，所述带状线包括相连接的第一带状线和第二带状线，所述第一带状线和所述第二带状线的中心线重合，且所述第二带状线的线宽设置成小于所述第一带状线的线宽，所述第二带状线与所述匹配节连接。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的微带-波导转换器，其特征在于，还包括短路块，所述短路块与所述基板固定，且所述短路块罩住所述匹配节。
9.一种雷达物位计，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的微带-波导转换器。
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