CN117219999A - 一种基于悬置微带线的微带-同轴过渡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于悬置微带线的微带‑同轴过渡器，属于微波毫米波射频技术领域。该过渡器包括射频同轴结构、空气腔、微带线结构和L型金属载体；其中，射频同轴结构与L型金属载体的纵向段加工为一体，中心导体延伸形成金属探针；微带线结构放置于L型金属载体的横向段上方，且与金属探针连接的部分设置为渐变悬置微带结构。本发明采用微带线转渐变悬置微带线再转同轴的过渡结构，通过在悬置微带线下方设置斜坡型空气腔，消除了因装配工艺和加工精度导致的装配间隙存在的不良影响，补偿了由电磁波模式转变引入的失配、以及因装配间隙存在而带来的阻抗不连续，从而实现了高频段信号的传输；同时还具有低损耗、超宽带、结构简单易加工的优点。
Description
技术领域
本发明属于微波毫米波射频技术领域，具体涉及一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器。
背景技术
在毫米波系统中，射频模组之间的连接多采用同轴结构，同轴连接器和同轴电缆具有体积小、工作带宽大、传输路径可重塑等优势，广泛应用于毫米波系统中长距离传输。在射频模组内部，同轴连接器可通过射频绝缘子与微带电路连接。随着射频模组的发展，在追求高性能的同时，也需要进行小型化、轻量化设计。
微带线是微波电路中最常用的平面传输线之一，它主要包括三部分：金属导线、介质板和金属地。在高频段，微带线是混合微波集成电路和单片微波集成电路使用最多的一种平面传输线，且容易与其他无源微波电路和有源电路器件集成，实现微波部件和系统的集成化，因此不可避免的出现微带同轴转换结构。
在低频微波电路中，微带同轴转换一般的连接方式是同轴的内导体直接焊接在微带的金属导体上，外导体和微带线的地安装在一起，这种结构在低频段对转接口的驻波和插入损耗影响很小。但由于装配工艺和精度问题，不可避免的会在同轴和微带线间存在空气间隙，特别是在高频段，这将大大影响整个结构的传输性能。因此设计出具有超带宽、低损耗、高效率等特点的微带线转同轴结构，是毫米波射频模组电路研制中的重要一环。
发明内容
鉴于以上背景技术，本发明提出了一种低损耗、超宽带、易加工、结构简单的基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器。
本发明采取的技术方案是：
一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器，其特征在于，包括：射频同轴结构、空气腔、微带线结构和L型金属载体。
所述L型金属载体，由纵向段和横向段构成，其中横向段与纵向段的连接处设置有斜坡型空气腔。
所述射频同轴结构，包括外层绝缘介质和中心导体；所述射频同轴结构贯穿所述L型金属载体的纵向段，且中心导体向前端延伸，形成平行设置于横向段上方的金属探针。
所述微带线结构放置于所述L型金属载体的横向段上方。
所述微带线结构，包括介质板、设置于介质板下表面的接地层、设置于介质板上表面的梯形金属贴片和矩形金属贴片；其中，所述梯形金属贴片位于斜坡型空气腔正上方、且对应的介质板下表面区域不设置接地层，构成悬置微带结构；所述梯形金属贴片的下底与介质板的边重合，上底通过矩形金属贴片延伸至介质板的另一边。
所述金属探针搭接在所述梯形金属贴片上表面，并通过焊接固定。
进一步地，所述斜坡型空气腔的横向长度的取值范围为0.5～1.5mm。
进一步地，所述梯形金属贴片的下底长的取值范围为2h～3h，h为斜坡型空气腔的纵向深度。
进一步地，所述金属探针直径为0.23mm或0.3mm，长度在0.5mm至1.5mm之间。
进一步地，所述微带线结构和所述射频同轴结构的阻抗均为50欧姆。
进一步地，所述射频同轴结构的绝缘介质为玻璃材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明将射频同轴结构与L型金属载体直接加工为一体，使L型金属载体作为射频同轴结构的外导体，以便更稳定地与微带线连接；同时射频同轴结构外层地与微带线结构的接地层连接，保持电位一致。
2.本发明通过微带转渐变悬置微带线再转同轴的过渡结构，把原本影响传输性能的空气间隙，变成悬置微带线的下方空气层，使原本因装配工艺和精度等问题导致的多余结构，变成了设计中的结构。这样可补偿由电磁波模式转变引入的失配、以及因空气腔的存在而带来的阻抗不连续，从而实现高频段信号的传输。
3.本发明还具有射频模组对端口转换的低损耗、超宽带、结构简单易加工的优点。
附图说明
图1为本发明微带线转同轴的过渡结构的整体示意图。
图2为本发明微带线转同轴的过渡结构的俯视图。
图3为本发明微带线转同轴的过渡结构的侧视图。
图4为本发明微带线转同轴的过渡结构的S参数曲线图。
图5为没有中间悬置微带线的过渡结构的S参数曲线图。
附图标号说明：1射频同轴结构，2金属探针，3梯形金属贴片，4矩形金属贴片，5介质板，6接地层，7L型金属载体，8空气腔，9装配间隙。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、优点以及技术思路，下面将结合附图及具体实例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地阐述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，通常在此处附图中描述和示出的本发明的实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，因此应当说明，以下所给出的具体实例仅起到解释说明本发明的作用，本发明的保护范围不限于如下所述。
图1是本发明实施例的整体结构示意图，如图1所示，该结构包括：射频同轴结构、空气腔、微带线结构和L型金属载体。
所述L型金属载体，由纵向段和横向段构成，其中横向段与纵向段的连接处设置有斜坡型空气腔。
所述射频同轴结构，包括外层绝缘介质和中心导体；所述射频同轴结构贯穿所述L型金属载体的纵向段，且中心导体向前端延伸，形成平行设置于横向段上方的金属探针，本实施例中金属探针直径为0.23mm，长度为1mm。
所述微带线结构放置于所述L型金属载体的横向段上方。
所述微带线结构，包括介质板、设置于介质板下表面的接地层、设置于介质板上表面的梯形金属贴片和矩形金属贴片；其中，所述梯形金属贴片位于斜坡型空气腔正上方、且对应的介质板下表面区域不设置接地层，构成悬置微带结构；所述梯形金属贴片的下底与介质板的边重合，上底通过矩形金属贴片延伸至介质板的另一边。
所述金属探针搭接在所述梯形金属贴片上表面，并通过焊接固定。
图2是本发明实施例的俯视图。如图2所示，50欧姆微带线过渡到渐变悬置微带线的衔接处，线宽保持一致。渐变悬置微带线中梯形金属贴片的上底与50欧姆微带线线宽一致，为0.35mm，下底长2.65mm，悬置微带线设置为渐变形式能够使阻抗过渡更加连续，匹配性能更好。
图3是本发明实施例的侧视图。需要说明的是，为更好地体现本发明能够有效消除装配间隙导致的不良影响，本实施例中，介质板与金属载体的纵向段设置装配间隙宽度为0.2mm；介质板下方的斜坡型空气腔高度为1mm，长度与渐变悬置微带线长度一致，均为1mm。
信号通过微带线传输到渐变悬置微带线，再通过线宽逐渐变宽的渐变悬置微带线转换到同轴结构上。把原本因装配工艺和精度等问题导致的空气间隙，变成了悬置微带线设计中的下方空气层，补偿了电磁波模式转变和阻抗不连续所引入的失配。
为了验证本发明的性能，在仿真软件中建立整个仿真模型。图4是本发明加入了渐变悬置微带线的同轴转微带线的过渡结构的S参数图，图5是没有渐变悬置微带线的过渡结构的S参数。由两图对比可知，加入了悬置微带线的传输性能明显更好。图4中S11在0-40GHz范围内均低于-20dB，带宽达40GHz，而图5中的带宽仅有16GHz左右。从传输效率来看，本发明的过渡结构在0-40GHz的范围内，传输参数S21都大于-1dB，损耗较低。
结果表明，本发明提供的一种基于悬置微带线的微带/同轴的过渡器，其具有低损耗、超宽带、易加工、结构简单的优点。为微带线转同轴结构不连续，阻抗不匹配，存在空气间隙，反射大的问题提供了一种新的方法。
上述实例只为说明本发明的技术构思和特点，只用于对本发明进行具体的描述，使熟悉该项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明内容所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器，其特征在于，包括：射频同轴结构、空气腔、微带线结构和L型金属载体；
所述L型金属载体，由纵向段和横向段构成，其中横向段与纵向段的连接处设置有斜坡型空气腔；
所述射频同轴结构，包括外层绝缘介质和中心导体；所述射频同轴结构贯穿所述L型金属载体的纵向段，且中心导体向前端延伸，形成平行设置于横向段上方的金属探针；
所述微带线结构放置于所述L型金属载体的横向段上方；
所述微带线结构，包括介质板、设置于介质板下表面的接地层、设置于介质板上表面的梯形金属贴片和矩形金属贴片；其中，所述梯形金属贴片位于斜坡型空气腔正上方、且对应的介质板下表面区域不设置接地层，构成悬置微带结构；所述梯形金属贴片的下底与介质板的边重合，上底通过矩形金属贴片延伸至介质板的另一边；
所述金属探针搭接在所述梯形金属贴片上表面，并通过焊接固定。
2.如权利要求1所述的一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器，其特征在于，所述梯形金属贴片的下底长的取值范围为2h～3h，h为斜坡型空气腔的纵向深度。
3.如权利要求2所述的一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器，其特征在于，所述斜坡型空气腔的横向长度的取值范围为0.5～1.5mm。
4.如权利要求3所述的一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器，其特征在于，所述金属探针直径为0.23mm或0.3mm，长度在0.5mm至1.5mm之间。
5.如权利要求4所述的一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器，其特征在于，所述微带线结构和所述射频同轴结构的阻抗均为50欧姆。
6.如权利要求5所述的一种基于悬置微带线的微带-同轴的过渡器，其特征在于，所述射频同轴结构的绝缘介质为玻璃材质。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118156757A (zh) * | 2024-05-13 | 2024-06-07 | 成都雷电微力科技股份有限公司 | 一种部分填充介质波导的悬置微带线过渡结构 |
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2023
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