CN115133247A - 一种Ka频段波导微带线过渡结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Ka频段波导微带线过渡结构，包括：矩形波导和介质板，其中：介质板立在波导腔体中心，一端在波导内，另一端露出波导端口，介质板两面均覆有不同形状的铜箔，其中，一面由一个三角形与其后依次排放的三个长方形铜片拼接而成，另一面由一个三角形与其后排放的一个长方形铜片拼接而成。本公开采用渐进形式，将TE10电场转换成TEM电场，工作频段覆盖22.5GHz～40GHz，插损均小于等于0.5dB，波动小于0.5dB，输入输出端口回波损耗均小于‑10dB，具有宽带传输、带内波动小、插损小、加工制造简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种Ka频段波导微带线过渡结构。
背景技术
波导转微带设计是宽带空间功率合成放大器必不可少的部件。由于KA频段固态器件自身材料特性影响，单片很难实现更大功率。为了获得大功率，需要功率合成。微带功率合成随着级数增加，合成效率会降低，但空间波导合成功率效率高。随着微波毫米波电路迅猛发展，由于大多数固态器件MIC、MMIC都是基于平面电路应用，单片集成电路中往往采用微带线连接微波单片集成电路。但波导插损小、功率容量大、没有辐射损耗、频段覆盖宽等优点，在宽带空间功率合成放大器中仍是应用主流，此设计为波导到微带线过渡部件，是空间功率合成设计核心部分，应用于卫星通信等领域。
波导至悬置微带线转换设计种类不少，有些E面、H面探针激励形式，需要波导进行功分后才能进行转换,结构设计偏复杂，不容易调试；有些波导到悬置微带线的过渡设计，采用对极鳍线，设计建模复杂，不利于仿真优化，对加工要求比较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种Ka频段波导转微带线的过渡结构。
本公开提供的过渡结构，包括：矩形波导和介质板，其中：
介质板立在波导腔体中心，一端在波导内，另一端露出波导端口，
介质板两面均覆有不同形状的铜箔，其中，一面由一个三角形与其后依次排放的三个长方形铜片相邻拼接而成，另一面由一个三角形与其后排放的一个长方形铜片相邻拼接而成。
进一步的，所述波导长11mm，内高3.556mm、宽7.112mm；外高5.56mm、宽9.11mm。
进一步的，所述介质板为厚0.254mm、宽3.556mm、长10.3mm、介电常数为2.2的PCB板，介质底板一端在波导内距波导口2.7mm，另一端露出波导端口2mm。
进一步的，所述介质板正面的三角形长宽分别为5.9mm×2.22mm，之后连接的三个长方形长×宽依次为2.22mm×1.55mm，2.55mm×0.77mm，0.3mm×0.37mm。
进一步的，所述介质板背面的三角形铜宽2.14mm、长7.55mm，长方形铜宽2.55mm、长3.556mm。
有益效果：(1)本公开采用渐进形式实现，将TE10电场转换成TEM电场，结构简单，性能好；(2)本公开波导至悬置微带线，工作频段覆盖22.5GHz～40GHz，插损均小于等于0.5dB，波动小于0.5dB，输入输出端口回波损耗均小于-10dB，具有宽带传输、带内波动小、插损小等优点；(3)易于加工；(4)通用性强，沿用这个外形，经过适当尺寸调整，就可以应用于其他波导转微带。
附图说明
图1为根据本公开的波导转微带过渡结构示意图；
图2为波导中的基板正视图；
图3为波导中的基板背视图；
图4为波导中的基板侧视图；
图5为波导口回波损耗；
图6为微带线端口回波损耗；
图7为波导口到微带线传输损耗；
图8为微带线到波导口传输损耗。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种Ka频段波导微带线过渡结构。通过该结构，能够将波导TE10模转换成微带线TEM模。
附图1为本公开所述过渡结构示例性实施例布置于波导中时的结构模型，其中，波导长11mm，内高3.556mm、宽7.112mm；外高5.56mm、宽9.11mm。过渡结构为立在其中的介质板，其正反两面均衬有微带线，微带线由三角形铜片和后面排放的长方形铜片拼接而成：
如图1所示，过渡结构为在波导内中心插入的厚0.254mm、宽3.556mm、长10.3mm、介电常数为2.2的PCB板，PCB一端距波导口2.7mm，另一端露出波导端口2mm。
PCB板采用两面设计，如图2所示，PCB一面是一个三角形、和紧邻其后的三个依次相邻排布的长方形铜片拼接而成，三角形长宽分别为5.9mm×2.22mm；长方形1的长宽为2.22mm×1.55mm，长方形2的长2.55mm、宽为0.77mm，长方形3的尺寸为0.3mm×0.37mm。
如图3所示，另一面是一个三角形和一个长方形铜片依次相邻拼接而成，长方形铜宽2.55mm、长3.556mm，三角形铜宽2.14mm、长7.55mm；
图4从侧面示出了PCB板与波导的相对位置关系。
通过HFSS仿真，在22.5～40GHz内，波导端口回波损耗均小于-13dB，如图5所示。微带线输出口回波损耗均小于-12.5dB，如图6所示。波导至微带线输出损耗均小于-0.5dB，带内波动均小于0.5dB，如图7所示。微带线至波导输出损耗均小于-0.5dB，带内波动均小于0.5dB，如图8所示。
通过优化得到最终形成KA频段波导微带线过渡设计，如图2所示。
本公开针对现有技术的问题，采用渐进形式实现，将TE10电场转换成TEM电场，结构简单，性能好。工作频段覆盖22.5GHz～40GHz，插损均小于等于0.5dB，波动小于0.5dB，输入输出端口回波损耗均小于-10dB，具有宽带传输、带内波动小、插损小等优点。加工制造简单。
本公开所述过渡结构，具有很强的通用性，在图2图3所示形状的基础上进行尺寸的调整优化即可满足其他波导转微带的过渡需求。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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保护范围之内。
Claims (5)
1.一种Ka频段波导微带线过渡结构，其特征在于，包括：矩形波导和介质板，其中：
介质板立在波导腔体中心，一端在波导内，另一端露出波导端口，
介质板两面均覆有不同形状的铜箔，其中，一面由一个三角形与其后依次排放的三个长方形铜片相邻拼接而成，另一面由一个三角形与其后排放的一个长方形铜片相邻拼接而成。
2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述波导长11mm，内高3.556mm、宽7.112mm；外高5.56mm、宽9.11mm。
3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，所述介质板为厚0.254mm、宽3.556mm、长10.3mm、介电常数为2.2的PCB板，介质底板一端在波导内距波导口2.7mm，另一端露出波导端口2mm。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述介质板正面的三角形长宽分别为5.9mm×2.22mm，之后连接的三个长方形长×宽依次为2.22mm×1.55mm，2.55mm×0.77mm，0.3mm×0.37mm。
5.根据权利要求3或4所述的结构，其特征在于，所述介质板背面的三角形铜宽2.14mm、长7.55mm，长方形铜宽2.55mm、长3.556mm。
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