CN204834816U - 一种毫米波波导微带转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种毫米波波导微带转换装置，所述转换装置包括直波导和微带板，所述直波导与微带板的连接面具有宽边和窄边，所述微带板沿所述宽边垂直于所述连接面伸入至波导内，所述微带板平面法线与直波导内电磁波的电场方向平行，所述微带板包括介质板，所述介质板的一个表面设置有金属微带，所述介质板的另一相对表面为接地层，所述金属微带的中心线与直波导的短路面之间的距离为四分之一波导波长的奇数倍。金属微带的中心线到直波导短路面之间的距离为四分之一波导波长的奇数倍，可以保证插入直波导内的金属微带所在的位置为电场最强处，这样更加有利于电磁波能量的耦合，从而减小损耗，增加带宽。
Description
技术领域
本实用新型涉及毫米波通信技术领域，具体涉及一种毫米波波导微带转换装置。
背景技术
随着毫米波技术在现代无线通信系统中的飞速发展，现代工艺结构对各种系统之间连接的毫米波器件的要求也愈发的严苛。微带线以其便于集成的特点成为现代毫米波集成电路中十分重要的传输线形式，各种MMIC单片就主要采用微带传输结构。但是随着高频段领域的不断研究和开发，微带传输线已不能满足对于低传输损耗的要求。此时，金属波导也就成了高频段毫米波系统和器件主要青睐的形式。而要在金属波导和微带衔接处传输射频信号，就必须通过波导-微带的转换装置。
目前的波导-微带转换装置存在插入损耗较大、相对带宽较窄的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种波导微带转换装置，应用于高频段毫米波的传输，用以解决现有技术中波导微带转换装置插入损耗大、相对带宽窄的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种毫米波波导微带转换装置，所述转换装置包括直波导和微带板，所述直波导与微带板的连接面具有宽边和窄边，所述微带板沿所述宽边垂直于所述连接面伸入至波导内，所述微带板平面法线与直波导内电磁波的电场方向平行，所述微带板包括介质板，所述介质板的一个表面设置有金属微带，所述介质板的另一相对表面为接地层，所述金属微带的中心线与直波导的短路面之间的距离为四分之一波导波长的奇数倍。
金属微带的中心线到直波导短路面之间的距离为四分之一波导波长的奇数倍，可以保证插入直波导内的金属微带所在的位置为电场最强处，这样更加有利于电磁波能量的耦合，从而减小损耗，增加带宽。
优选的，所述金属微带的中心线与直波导的短路面之间的距离为四分之一波导波长。
优选的，所述金属微带依次包括位于直波导内的接收段和位于直波导外的高阻段和传输段，所述高阻段的宽度范围为0.2mm～0.38mm。
优选的，所述高阻段的宽度为0.3mm。
优选的，所述裸露在直波导外的微带板上方罩设有微带罩，以使所述金属微带的高阻段和传输段位于一个封闭的传输腔内。
优选的，沿所述窄边方向，所述微带板的中心与所述波导的中心位于同一水平面内。
优选的，所述转换装置的工作频段为18GHz～34GHz。
综上所述，本实用新型在毫米波段保证电讯性能稳定的同时，传输损耗低、工作频带范围宽、易于集成。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例的三维仿真立体图；
图2是本实用新型一个实施例的二维侧视图；
图3是本实用新型一个实施例的二维俯视图；
图4是本实用新型一个实施例的入射端口的驻波仿真结果图；
图5是本实用新型一个实施例的出射端口的驻波仿真结果图；
图6是本实用新型一个实施例的传输特性的仿真结果图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请一并参照图1、图2和图3，本实用新型实施例提供了一种毫米波波导微带转换装置，所述转换装置包括直波导10和微带板20，所述直波导10与微带板20的连接面具有宽边和窄边，所述微带板20沿所述宽边垂直于所述连接面伸入至直波导10内，所述微带板平面法线与直波导10内电磁波的电场方向平行，所述微带板20包括介质板22，所述介质板22的一个表面设置有金属微带21，所述介质板22的另一相对表面为金属接地层23，所述金属微带21的中心线与直波导10的短路面11之间的距离为四分之一波导波长的奇数倍，即L0的长度为四分之一波长的奇数倍。
金属微带的中心线到直波导短路面之间的距离为四分之一波导波长的奇数倍，可以保证插入直波导内的金属微带所在的位置为电场最强处，这样更加有利于电磁波能量的耦合，从而减小损耗，增加带宽。
请参照图1，在上述实施例中，电磁波从port1端口入射，从port2输出，直波导10的另外一端短路即为短路面11。需要说明的是，请参照图2，插入直波导10内部的微带板20的金属接地层23需要洗掉，直波导10外部的金属接地层23保留。
可选的，直波导可以选择BJ260，波导宽边为8.64mm，窄边b＝4.32mm。微带介质板材选用的型号为RogersRT/duroid5880，其介电常数为2.2，厚度为0.254mm。
具体的，在本实用新型的某些优选的实施例中，所述金属微带的中心线与直波导的短路面之间的距离为四分之一波导波长。该距离也可以为四分之三波长、四分之五波长等等。作为优选的实施方式，选择四分之一波长可以使本实用新型的转换装置尺寸更小，便于集成和小型化。
需要说明的是，所述四分之一波长仅为理论值，实际长度经过软件程序的进一步优化后可能会与该理论值有一些偏差，本实用新型的发明思想是选取电场相对最强的点，因此本实用新型允许上述实际距离与该理论值存在一定的偏差，这都在本实用新型的保护范围内。
优选的，请参照图3，在本实用新型的某些优选的实施例中，所述金属微带21依次包括位于直波导内的接收段和位于直波导外的高阻段和传输段，所述高阻段的宽度范围为0.2mm～0.38mm，即W2的范围为0.2mm～0.38mm。可选的，在某些优选的实施例中W2为0.3mm。
在上述实施例中，所述传输段即为50Ω传输线，在位于直波导内的接收段与50Ω传输线之间设置有一段调节匹配的高阻抗线，这段高阻抗线用来解决由于各种不连续性导致的传输电路失配问题。
进一步的，请参照图1和图2，在本实用新型的某些优选的实施例中，所述裸露在直波导外的微带板上方罩设有微带罩30，以使所述金属微带21的高阻段和传输段位于一个封闭的传输腔内。
微带罩30的设置可以整个电磁波传输系统构成一个封闭的传输系统，可以进一步减小损耗。并且微带罩30同时对裸露在直波导外的微带板起到了固定作用，使整个装置更加稳固。
进一步的，在本实用新型的某些优选的实施例中，沿直波导的所述窄边方向，所述微带板的中心与所述波导的中心位于同一水平面内，即在窄边方向两者的中心位于同一高度。
其中，在本实用新型的某些优选的实施例中，所述转换装置的工作频段为18GHz～34GHz。
如图3所示，b为直波导10的窄边,W表示微带板20的宽度，L表示插入直波导10内的微带板20的长度，W1是插入直波导内的金属微带21的宽度，L1是插入直波导内的金属微带21的长度，W2是金属微带21的高阻段的宽度，L2是高阻段的长度,W0为金属微带21的传输段的宽度。在实际实施时，调整L和L1可以调整谐振频率，调整W1和W2的匹配度以及L2可以调节带宽以及驻波特性。
在上述优选的实施例中，本实用新型相对带宽可达到60％，并在所需宽带内驻波小于-20dB，带内驻波小于1.2，传输损耗小，可以配合相关宽带射频微波模块使用。
如图4所示，入射端口与出射端口的驻波VSWR在整个宽带内均小于-20dB，小于1.2。
如图5所示，入射端口与出射端口的驻波VSWR在整个宽带内均小于-20dB，小于1.2。从图4、图5也可以直观看出频率延伸至18GHz仍然有良好的驻波特性，带宽甚至可以达到60％以上。
如图6所示，传输特性S12/S21(S12表示入射端口2到出设端口1的插入损耗，S21表示入射端口1到出设端口2的插入损耗)在整个宽带内都小于-0.05dB，表明了良好的传输特性。由于整个结构具有互易性质，所以S11(入射端口1的反射系数)与S22(入射端口2的反射系数)参数曲线重合，S12与S21参数曲线完全重合。
本实用新型设计简单、结构紧凑、体积小、易装卸、易集成，便于和其他宽带甚至超宽带的微波设备、馈线系统、天线模块等组装在一起，满足多种情况下的应用需求。且重复性和一致性很好，成本较低，可以大批量生产。
Claims (7)
1.一种毫米波波导微带转换装置，其特征在于，所述转换装置包括直波导和微带板，所述直波导与微带板的连接面具有宽边和窄边，所述微带板沿所述宽边垂直于所述连接面伸入至波导内，所述微带板平面法线与直波导内电磁波的电场方向平行，所述微带板包括介质板，所述介质板的一个表面设置有金属微带，所述介质板的另一相对表面为金属接地层，所述金属微带的中心线与直波导的短路面之间的距离为四分之一波导波长的奇数倍。
2.根据权利要求1所述的毫米波波导微带转换装置，其特征在于，所述金属微带的中心线与直波导的短路面之间的距离为四分之一波导波长。
3.根据权利要求1或2所述的毫米波波导微带转换装置，其特征在于，所述金属微带依次包括位于直波导内的接收段和位于直波导外的高阻段和传输段，所述高阻段的宽度范围为0.2mm～0.38mm。
4.根据权利要求3所述的毫米波波导微带转换装置，其特征在于，所述高阻段的宽度为0.3mm。
5.根据权利要求3所述的毫米波波导微带转换装置，其特征在于，所述裸露在直波导外的微带板上方罩设有微带罩，以使所述金属微带的高阻段和传输段位于一个封闭的传输腔内。
6.根据权利要求1所述的毫米波波导微带转换装置，其特征在于，沿所述窄边方向，所述微带板的中心与所述波导的中心位于同一水平面内。
7.根据权利要求3所述的毫米波波导微带转换装置，其特征在于，所述转换装置的工作频段为18GHz～34GHz。
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