CN116093569B - 微带线与矩形波导的转换装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种微带线与矩形波导的转换装置，包括：相互连接的微带线转换单元和矩形波导转换单元；所述微带线转换单元包括：依次连接且均设置在基板上的微带线、第一连接件和梳状基片集成波导CSIW；所述矩形波导转换单元包括：依次连接且厚度递增的第一级阶梯、第二连接件和矩形波导；其中，所述第一级阶梯和所述梳状基片集成波导CSIW的厚度相同，且该第一级阶梯与所述梳状基片集成波导CSIW相接。本申请更易与MMIC电路集成，能够有效降低微带线与矩形波导的转换装置的加工成本，并能够有效降低微带线与矩形波导的转换装置的加工及装配难度。

Description

微带线与矩形波导的转换装置

技术领域

本申请涉及电磁场与微波技术领域，尤其涉及微带线与矩形波导的转换装置。

背景技术

随着太赫兹技术的发展，太赫兹系统中的放大器、倍频器等器件对高集成度MMIC电路的需求愈发强烈。MMIC电路通常采用微带线作为传输线，但是在太赫兹频段，金属波导仍然是测试中使用的标准接口。同时，在太赫兹频段基于波导构建的低损耗、高品质因数的滤波器以及高效率、高增益的天线等也具有难以替代的优势。因此，设计微带线与矩形波导之间的转换结构可以使基于不同传输线的有源或无源器件进行互联，在太赫兹频段具有很大的应用价值。

按照微带线与矩形波导摆放的相对位置来区分，转换结构可以分为E面转换和H面转换两种。E面转换通常通过探针来实现，微带线探针插入带有四分之波长短路面的波导腔体中，通过矩形或扇形贴片将微带线模式匹配到波导模式。但是这种结构下，探针需要放置在一个较窄的金属腔体中，使此处的波导处于截止状态从而防止波导模式直接通过腔体传播，且频率越高需要腔体的宽度越小。为了将探针放入该腔体中，需要将介质也切割成窄条形，但是在太赫兹频段介质切割的精度很难保证且成本较高。在MMIC电路中，高集成度的片上结构很难再做介质切割，因此通常采用外接探针的方式，再用金丝键合将片上电路与转换结构相连。但是金线会引入额外的电感，影响电路性能，金线处的辐射也会造成损耗的增大。而在H面转换中，微带线的输入端口与波导输出端口在同一方向，对于平面天线阵列的馈电网络、端射天线、滤波器等应用的测试更为方便，此外，H面转换通常不需要对介质进行切割并将其放入较窄的金属腔体中，适合与MMIC电路进行集成。

目前，现有技术之一通过阶梯状的脊波导将微带线模式逐渐转换为波导模式，然而，通过阶梯状的脊波导实现微带线与矩形波导的H面转换时，金属薄片的厚度较小，在太赫兹高频的加工难度较大，机械强度很难保证，且脊波导与微带线的信号线需要有良好的电接触，对装配精度要求很高。现有技术之二通过垂直方向上四分之波长深度的腔体将电磁波反射至H面的波导中，通过电容性金属块进一步改善匹配，然而，由于该方式需要引入四分之一波长深度的腔体以及尺度较小的金属块，在太赫兹高频加工这些金属上的结构也会导致加工成本的提高。

因此，如何基于H面转换设计一种能够降低加工成本及难度的微带线与矩形波导的转换装置，是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供了微带线与矩形波导的转换装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本申请的一个方面提供了一种微带线与矩形波导的转换装置，包括：相互连接的微带线转换单元和矩形波导转换单元；

所述微带线转换单元包括：依次连接且均设置在基板上的微带线、第一连接件和梳状基片集成波导CSIW；

所述矩形波导转换单元包括：依次连接且厚度递增的第一级阶梯、第二连接件和矩形波导；

其中，所述第一级阶梯和所述梳状基片集成波导CSIW的厚度相同，且该第一级阶梯与所述梳状基片集成波导CSIW相接。

在本申请的一些实施例中，所述梳状基片集成波导CSIW包括：相互连接的中心金属贴片和连接金属贴片，且该中心金属贴片设有多个开路单元；

所述中心金属贴片在坐标系中的x方向上的两侧分别连接所述微带线和所述连接金属贴片，所述连接金属贴片与所述第一级阶梯相连；

每个所述开路单元均包括两个开路微带线，该两个开路微带线分别设于所述中心金属贴片在坐标系中的y方向上的两侧且中心对称；

其中，所述开路微带线在y方向上的宽度预先根据预设的四分之一波长值确定，位于所述中心金属贴片在y方向上的同一侧的相邻所述开路微带线之间的空隙预先根据所述开路微带线的宽度确定。

在本申请的一些实施例中，所述开路单元有两个。

在本申请的一些实施例中，所述连接金属贴片在x方向上的长度预先基于预设的截止频率上限阈值和通带内传输系数阈值确定。

在本申请的一些实施例中，所述第一连接件包括梯形件；

所述梯形件的上底与所述微带线相连，且该上底的宽度与所述微带线在y方向上的宽度相同；

所述梯形件的下底与所述中心金属贴片相接，且该下底的宽度与所述中心金属贴片在y方向上的宽度相同。

在本申请的一些实施例中，所述第二连接件包括：厚度递增的第二级阶梯和第三级阶梯；

所述第一级阶梯、第二级阶梯、第三级阶梯和所述矩形波导在x方向上依次相接。

在本申请的一些实施例中，所述基板包括在z方向上叠置的介质板和金属地板；所述第一级阶梯、第二连接件和矩形波导的底部设有一金属底面；

所述微带线、第一连接件和梳状基片集成波导CSIW均设置在所述介质板上；

所述金属地板与所述金属底面相接。

在本申请的一些实施例中，所述微带线在y方向上的宽度为90微米；所述第一连接件在x方向上的长度为60微米；

所述中心金属贴片在y方向上的宽度为194微米；

所述开路微带线在x方向上的长度为33微米，在y方向上的宽度为126微米，位于所述中心金属贴片在y方向上的同一侧的相邻所述开路微带线之间相隔33微米。

在本申请的一些实施例中，所述连接金属贴片在x方向上的长度为22微米；所述转换装置的工作频率为325-500GHz。

在本申请的一些实施例中，所述第一级阶梯、第二级阶梯、第三级阶梯和所述矩形波导的厚度依次为：51.4微米、86微米、184微米和279.5微米；

所述第一级阶梯、第二级阶梯、第三级阶梯和所述矩形波导在x方向上的长度均为220微米。

本申请提供的微带线与矩形波导的转换装置，通过在微带线与矩形波导的转换装置中采用梳状基片集成波导CSIW，不需要在矩形波导转换单元中设置四分之一波长的短路面，梳状基片集成波导CSIW还可以近似等效为在微带线转换单元中引入金属通孔，因此使得该转换装置更易与MMIC电路集成，且不需要切割介质或金丝键合，能够有效降低转换装置的加工及装配难度；且第一、二、三级阶梯的宽度与所述矩形波导相同，能够进一步降低加工难度，且能够提高机械强度，进而能够有效降低微带线与矩形波导的转换装置的加工成本，并能够有效降低微带线与矩形波导的转换装置的加工及装配难度。

本申请的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本申请的实践而获知。本申请的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本申请实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本申请能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本申请的原理。为了便于示出和描述本申请的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本申请实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本申请一实施例中的微带线与矩形波导的转换装置的结构示意图。

图2为本申请一实施例中的微带线与矩形波导的转换装置的部分尺寸示意图。

图3为本申请提供的金属贴片长度l1对传输系数的影响示意图。

图4为本申请提供的微带线到第一级阶梯转换的S参数的示意图。

图5为本申请提供的第一级阶梯到标准矩形波导转换的S参数的示意图。

图6为本申请提供的微带线到矩形波导的转换结构S参数的示意图。

附图标号：

1、微带线转换单元；

11、基板；

12、微带线；

13、第一连接件；

14、梳状基片集成波导CSIW；

141、中心金属贴片；

142、连接金属贴片；

143、开路单元；

1431、开路微带线；

2、矩形波导转换单元；

21、第一级阶梯；

22、第二连接件；

221、第二级阶梯；

222、第三级阶梯；

23、矩形波导。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本申请做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与根据本申请的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本申请关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本申请的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

在本申请的一个或多个实施例中，MMIC(Monolithic Microwave IntegratedCircuit)是指单片微波集成电路；CSIW(Corrugated Substrate Integrated Waveguide)是指梳状基片集成波导；SIW(Substrate Integrated Waveguide)是指基片集成波导；PMC(Perfect Magnetic Conductor)是指理想磁导体。

由于现有的微带线与矩形波导的转换装置至少存在如下问题：

①通过E面探针实现微带线与矩形波导的转换时，金属结构中需要引入额外的四分之波长短路面，增大了整体体积。介质部分需要做切割或者通过金丝键合的方式与另一个介质板上的探针相连，前者的精度在高频很难得到保证且成本较高，后者增大了结构的复杂度且引入了更多不确定因素。

②H面转换方式的现有技术之一通过阶梯状的脊波导实现微带线与矩形波导的H面转换时，金属薄片的厚度较小，在太赫兹高频的加工难度较大，机械强度很难保证。脊波导与微带线的信号线需要有良好的电接触，对装配精度要求很高。

③H面转换方式的现有技术之二的需要引入四分之一波长深度的腔体以及尺度较小的金属块，在太赫兹高频加工这些金属上的结构也会导致加工成本的提高。

因此，本申请设计一种微带线与矩形波导的H面转换结构，也可以称之为微带线与矩形波导的转换装置，该转换装置在带宽方面可以覆盖一个标准矩形波导的工作频段，结构方面不需要切割介质，易于与MMIC电路进行集成。本申请提出的结构整体加工难度较低，可以实现太赫兹频段宽带、高集成度的微带线与矩形波导的转换。

本申请提出的上述微带线与矩形波导的转换装置的设计原理包括：首先通过微带线与CSIW(Corrugated Substrate Integrated Waveguide，梳状基片集成波导)的转换，将前者的准TEM模式转换为准TE₁₀模式。其次，将CSIW与扁波导相连接，将前者的准TE₁₀模式转换为TE₁₀模式。最后，通过金属阶梯将扁波导与标准波导进行阻抗匹配，实现微带线到标准矩形波导的转换。

在本申请的一个或多个实施例中，以WR-2.2波导为矩形波导(或称之为：标准矩形波导)的举例，在实际应用中，本申请还适用于其他类型的矩形波导，例如：WR-10，WR-7,WR-5,WR-4等矩形波导。

另外，参见图1，在本申请的一个或多个实施例中，以微带线转换单元1和矩形波导转换单元2的连接方向作为长度方向，即三维坐标中的x轴；以基板11的宽度方向作为宽度方向，即三维坐标中的y轴；以基板11的厚度方向作为z轴；其中，长度方向x轴的尺寸统称为长度，宽度方向y轴的尺寸统称为宽度，z轴的尺寸统称为厚度。

以下通过图1和图2对微带线与矩形波导的转换装置的实施例进行详细说明。

基于此，本申请实施例提供一种微带线与矩形波导的转换装置，所述微带线与矩形波导的转换装置具体包含有如下内容：

相互连接的微带线转换单元1和矩形波导转换单元2；所述微带线转换单元1包括：依次连接且均设置在基板11上的微带线12、第一连接件13和梳状基片集成波导CSIW14；所述矩形波导转换单元2包括：依次连接且厚度递增的第一级阶梯21、第二连接件22和矩形波导23；其中，所述第一级阶梯21和所述梳状基片集成波导CSIW14的厚度相同，且该第一级阶梯21与所述梳状基片集成波导CSIW14相接。

其中，微带线转换单元1和矩形波导转换单元2在水平方向上连接，微带线12、第一连接件13和梳状基片集成波导CSIW14、第一级阶梯21、第二连接件22和矩形波导23也依次在水平方向上连接。

另外，本申请所述的厚度，均是指上述提及的z轴方向上的尺寸。

可以理解的是，所述梳状基片集成波导CSIW14由于其梳状结构的特点，能够有效实现在微带线转换单元1中引入金属通孔的近似等效，因此在本申请的转换装置的结构中，无需再设置金属通孔，进而有效降低转换装置的加工难度。

在本申请的一个或多个实施例中，微带线与矩形波导的转换装置可以实现相互的转换，若从微带线12到矩形波导23转换，则所述微带线12在水平方向上的最左侧为整体装换装置的输入侧，矩形波导23在水平方向上的最右侧为整体装换装置的输出侧；若矩形波导23到微带线12转换，则所述矩形波导23在水平方向上的最右侧为整体装换装置的输入侧，微带线12在水平方向上的最左侧为整体装换装置的输出侧。

其中，第一连接件13、第一级阶梯21以及第二连接件22等均可以采用金属材质。

从上述描述可知，本申请实施例提供的微带线与矩形波导的转换装置，通过在微带线与矩形波导的转换装置中采用梳状基片集成波导CSIW14，不需要在矩形波导转换单元2中设置四分之一波长的短路面，梳状基片集成波导CSIW14还可以近似等效为在微带线转换单元1中引入金属通孔，因此使得该转换装置更易与MMIC电路集成，且不需要切割介质或金丝键合，能够有效降低转换装置的加工及装配难度；且第一级阶梯21、第二连接件22的宽度均与矩形波导23相同，能够进一步降低加工难度，且能够提高机械强度，进而能够有效降低微带线与矩形波导的转换装置的加工成本，并能够有效降低微带线与矩形波导的转换装置的加工及装配难度。

为了进一步提高将微带线12的准TEM模式转换为TE₁₀模式的可靠性，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述梳状基片集成波导CSIW具体包含有如下内容：

相互连接的中心金属贴片141和连接金属贴片142，且该中心金属贴片141设有多个开路单元143；

所述中心金属贴片141在水平方向上的两侧分别连接所述微带线12和所述连接金属贴片142，所述连接金属贴片142与所述第一级阶梯21相连；

每个所述开路单元143均包括两个开路微带线1431，该两个开路微带线1431分别设于所述中心金属贴片141在y方向上的两侧且中心对称；

其中，所述开路微带线1431在y方向上的宽度预先根据预设的四分之一波长值确定，位于所述中心金属贴片141在y方向上的同一侧的相邻所述开路微带线1431之间的空隙预先根据所述开路微带线1431的长度确定。

具体来说，中心金属贴片141的宽度决定了CSIW主模准TE₁₀模式的截止频率，开路微带线1431的宽度接近四分之一波长，所以在接入点可以近似等效为短路条件。通过在传播方向上放置若干个开路单元143，可以近似等效为引入了金属通孔。其中，所述接入点是指开路微带线1431与中心金属贴片141相接的位置。与传统的基片集成波导SIW相比，CSIW省去了金属通孔，在高频的加工成本更低。同时在与MMIC电路集成时，有源器件通常需要加直流偏置，SIW结构上下层金属因为通孔的存在而天然接地，需要引入额外的电容结构阻断直流。而CSIW通过开路微带线1431构成的理想磁导体PMC边界能够代替SIW的金属通孔，且上下层金属不共地，与MMIC电路的集成度更高。基于上述分析，为了降低加工成本、提高与MMIC电路的集成度，本申请采用CSIW传输线承载准TE₁₀模式的电磁波。

为了进一步降低转换结构的长度和损耗，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述开路单元143优选两个。

为了进一步提高将微带线12的准TEM模式转换为准TE₁₀模式的可靠性，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述第一连接件13可以选用一种梯形件；

所述梯形件的上底与所述微带线12相连，且该上底的宽度与所述微带线12在y方向上的宽度相同；

所述梯形件的下底与所述中心金属贴片141相接，且该下底的宽度与所述中心金属贴片141在y方向上的宽度相同。

为了进一步提高将高度较低的第一级阶梯21转换为标准矩形波导23的阻抗匹配可靠性，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述第二连接件22可以包含有如下内容：

厚度递增的第二级阶梯221和第三级阶梯222；

所述第一级阶梯21、第二级阶梯221、第三级阶梯222和所述矩形波导23在水平方向上依次相接。

可以理解的是，所述第二连接件22还可以设置1个阶梯或多于2个的阶梯，但考虑到阻抗匹配可靠性与加工成本之间的平衡，本申请优选采用2个阶梯作为所述第二连接件22。

为了进一步提高微带线转换单元1的加工便捷性及应用可靠性，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述基板11可以包含有如下内容：

在竖直方向上叠置的介质板和金属地板；所述第一级阶梯21、第二连接件22和矩形波导23的底部设有一金属底面；

所述微带线12、第一连接件13和梳状基片集成波导CSIW14均设置在所述介质板上；

所述金属地板与所述金属底面相接。

具体来说，基板11中的介质板可以采用石英材料，介电常数为4.4，厚度为50微米；本申请的一个或多个实施例中提及的如第一连接件13、第一级阶梯21以及第二连接件22等除基板11之外的金属材料可以选用金或其他金属材料，微带线12，第一连接件13，梳状基片集成波导CSIW14的厚度为0.7微米，介质板背面为一层金属地板，厚度为0.7微米，与第一级阶梯21的金属底面相接。转换结构工作频率为325-500GHz，覆盖WR-2.2波导频段。

为了进一步提高开路微带线1431的宽度接近四分之一波长，所以在接入点可以近似等效为短路条件的可靠性，有效提高CSIW的应用可靠性，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述微带线12在y方向上的宽度为90微米；所述第一连接件13在x方向上的长度为60微米；

所述中心金属贴片141在y方向上的宽度为194微米；

所述开路微带线1431在x方向上的长度为33微米，在y方向上的宽度为126微米，位于所述中心金属贴片141在y方向上的同一侧的相邻所述开路微带线1431之间相隔33微米。

从微带线12到矩形波导23的转换为例说明转换结构的原理。首先，能量由标准50欧姆的微带线12馈入，微带线12在y方向上的宽度为90微米。经过一段在x方向上的长度为60微米的梯形渐变(梯形件)，将微带线12的准TEM模式转换为准TE₁₀模式，然后接入CSIW。CSIW的中心金属贴片141在y方向上的宽度为194微米，开路单元143包括上下对称、在水平方向上的长度33微米、在y方向上的宽度为126微米的开路微带线1431，其周期为66微米。中心金属贴片141的宽度决定了CSIW主模准TE₁₀模式的截止频率，开路微带线1431的宽度接近四分之一波长，所以在接入点可以近似等效为短路条件。通过在传播方向上放置若干个开路单元143，可以近似等效为引入了金属通孔。与传统的基片集成波导SIW相比，CSIW省去了金属通孔，在高频的加工成本更低。同时在与MMIC电路集成时，有源器件通常需要加直流偏置，SIW结构上下层金属因为通孔的存在而天然接地，需要引入额外的电容结构阻断直流。而CSIW通过开路微带线1431构成的理想磁导体PMC边界能够代替SIW的金属通孔，且上下层金属不共地，与MMIC电路的集成度更高。基于上述分析，为了降低加工成本、提高与MMIC电路的集成度，本申请采用CSIW传输线承载准TE₁₀模式的电磁波。

为了进一步保证微带线与矩形波导的转换装置的转换性能，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述连接金属贴片142在x方向上的长度为22微米；所述转换装置的工作频率为325-500GHz。

具体来说，介质板最右侧金属贴片(连接金属贴片142)长度为变量l1，下文将分析其长度对转换性能的影响。

将CSIW与扁波导直接连接，扁波导为图1中第一级阶梯21，与CSIW具有同等厚度(51.4微米)，在y方向上的宽度为559微米。二者的传播模式较为接近，CSIW的传播模式为准TE₁₀模式，扁波导传播模式为TE₁₀模式，因此将二者直接连接即可满足阻抗匹配需求。

对图2中金属贴片长度l1进行优化，可以进一步改善转换结构的带宽和性能。如图3所示，左侧微带线12输入为第一端口，右侧第一级阶梯21输出为第二端口，对l1为11、22、44微米进行仿真。随着l1长度的增大，截止频率逐渐降低，带宽变宽，但是通带内传输系数同样逐渐恶化。l1为22微米时截止频率低于325GHz且通带内传输系数与l1为11微米时较为接近，因此选择l1＝22微米。接着，仿真从微带线12到第一级阶梯21转换的S参数，如图4所示，在325-500GHz，S(1,1)<-10dB，S(2,1)>-0.79dB，实现了宽带、较低损耗的转换。

为了进一步实现从微带线12到第一级阶梯21、从第一级阶梯21到标准矩形波导23的转换均具有宽带匹配、低损耗的特性，在本申请实施例提供的一种微带线与矩形波导的转换装置中，所述第一级阶梯21、第二级阶梯221、第三级阶梯222和所述矩形波导23的厚度依次为：51.4微米、86微米、184微米和279.5微米；

所述第一级阶梯21、第二级阶梯221、第三级阶梯222和所述矩形波导23在水平方向上的长度均为220微米。

具体来说，将厚度较低的第一级阶梯21转换为标准矩形波导23。第一级阶梯21厚度为51.4微米，特性阻抗较低，而标准WR-2.2波导厚度为279.5微米，特性阻抗较高，因此引入了第二、三级阶梯做阻抗匹配，其厚度分别为86、184微米，长度均为220微米。如图5所示，第一级阶梯21左侧为输入端口，标准波导右侧为输出端口，仿真结果显示，在325-500GHz此结构S(1,1)<-10dB，S(2,1)>-0.44dB，可以实现宽带转换。

上述分析说明了从微带线12到第一级阶梯21、从第一级阶梯21到标准矩形波导23的转换均具有宽带匹配、低损耗的特性，下面给出整体转换结构的仿真结果。提出的转换结构S参数如图6所示。S(1,1)<-10dB的带宽可以覆盖325-500GHz，此工作频带内S(2,1)>-1.2dB，实现了宽带转换。

从上述描述可知，本申请实施例提供的微带线与矩形波导的转换装置，提出一种可工作于太赫兹频段、宽带的微带线和矩形波导的转换方式，其工作频带可以覆盖325-500GHz；提出了转换结构介质板形状不需要切割，介质板不需要金属通孔，易于与MMIC电路集成，具有高集成度；转换结构的金属阶梯与脊波导相比宽度更宽，在太赫兹频段加工难度更低，机械强度更高。

本申请实施例提供的微带线与矩形波导的转换装置具有如下优点：

①通过E面探针实现微带线与矩形波导的转换时，金属结构中需要引入额外的四分之波长短路面，介质部分需要做切割或者通过金丝键合的方式与另一个介质板上的探针相连。本申请提出的H面转换结构不需要四分之波长短路面，减小金属部分的体积，且不需要切割介质或金丝键合，加工、装配难度降低。

②通过阶梯状的脊波导实现微带线与矩形波导的H面转换时，金属薄片的厚度较小，在太赫兹高频的加工难度较大，机械强度很难保证。脊波导与微带线的信号线需要有良好的电接触，对装配精度要求很高。本申请提出的转换结构中，金属阶梯的厚度与波导厚度相同，降低了加工难度，机械强度更好保证。

③本申请提出的转换结构采用CSIW传输线进行转换，介质基板不需要金属通孔，更易与MMIC电路进行集成。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知结构的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的结构作为示例。但是，本申请的装置结构并不限于所描述和示出的具体结构，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，包括：在水平方向上相互连接的微带线转换单元和矩形波导转换单元；

所述微带线转换单元包括：依次连接且均设置在基板上的微带线、第一连接件和梳状基片集成波导CSIW；

所述矩形波导转换单元包括：依次连接且厚度递增的第一级阶梯、第二连接件和矩形波导；

其中，所述第一级阶梯和所述梳状基片集成波导CSIW的厚度相同，且该第一级阶梯与所述梳状基片集成波导CSIW相接；

其中，所述梳状基片集成波导CSIW包括：相互连接的中心金属贴片和连接金属贴片，且该中心金属贴片设有多个开路单元；

所述中心金属贴片在坐标系中的x方向的两侧分别连接所述微带线和所述连接金属贴片，所述连接金属贴片与所述第一级阶梯相连；

每个所述开路单元均包括两个开路微带线，该两个开路微带线分别设于所述中心金属贴片在坐标系中的y方向上的两侧且中心对称；

其中，所述开路微带线在y方向上的宽度预先根据预设的四分之一波长值确定，位于所述中心金属贴片在y方向上的同一侧的相邻所述开路微带线之间的空隙预先根据所述开路微带线的宽度确定。

2.根据权利要求1所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述开路单元有两个。

3.根据权利要求1所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述连接金属贴片在x方向上的长度预先基于预设的截止频率上限阈值和通带内传输系数阈值确定。

4.根据权利要求1所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述第一连接件包括梯形件；

所述梯形件的上底与所述微带线相连，且该上底的长度与所述微带线在y方向上的宽度相同；

所述梯形件的下底与所述中心金属贴片相接，且该下底的宽度与所述中心金属贴片在y方向上的宽度相同。

5.根据权利要求1所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述第二连接件包括：厚度递增的第二级阶梯和第三级阶梯；

所述第一级阶梯、第二级阶梯、第三级阶梯和所述矩形波导在x方向上依次相接。

6.根据权利要求1所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述基板包括在z方向上叠置的介质板和金属地板；所述第一级阶梯、第二连接件和矩形波导的底部设有一金属底面；

所述微带线、第一连接件和梳状基片集成波导CSIW均设置在所述介质板上；

所述金属地板与所述金属底面相接。

7.根据权利要求1所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述微带线在y方向上的宽度为90微米；所述第一连接件在x方向上的长度为60微米；

所述中心金属贴片在y方向上的宽度为194微米；

所述开路微带线在x方向上的长度为33微米，在y方向上的宽度为126微米，位于所述中心金属贴片在y方向上的同一侧的相邻所述开路微带线之间相隔33微米。

8.根据权利要求3所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述连接金属贴片在x方向上的长度为22微米；所述转换装置的工作频率为325-500GHz。

9.根据权利要求5所述的微带线与矩形波导的转换装置，其特征在于，所述第一级阶梯、第二级阶梯、第三级阶梯和所述矩形波导的厚度依次为：51.4微米、86微米、184微米和279.5微米；

所述第一级阶梯、第二级阶梯、第三级阶梯和所述矩形波导在x方向上的长度均为220微米。