CN206712002U - 一种毫米波悬置微带线到矩形波导过渡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路，所述过渡电路包括悬置微带线、渐变接地面、耦合探针、矩形波导和介质基片，所述悬置微带线与所述矩形波导呈平行状态，所述渐变接地面为一渐变接地金属片，并印制在所述介质基片的底层，所述渐变接地面可减小悬置微带线和耦合探针之间的不连续性，能够实现悬置微带线和耦合探针的匹配；所述耦合探针能够把悬置微带线中准TEM模式逐渐转换成矩形波导中的TE10模式，同时利用所述耦合探针第三节金属贴片上的多边形槽产生多个谐振回路，从而大大增加带宽；本实用新型结构简单，便于与其他毫米波电路集成，成本较低，加工方便。

Description

一种毫米波悬置微带线到矩形波导过渡电路

技术领域

本实用新型涉及微带线到矩形波导的过渡电路技术领域，具体涉及一种毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路。

背景技术

在毫米波频段，悬置微带线相比于微带线具有更低的损耗。因此，悬置微带线被广泛应用于各种毫米波电路中，例如混频器、倍频器、滤波器等。在许多应用场合，悬置微带线和矩形波导会被同时应用于一个毫米波电路或系统中，因此这就需要一个在两者之间实现传输模式转换的过渡电路。

随着通信系统对带宽提出越来越高的要求，宽带电路成为一个重要的研究方向，过渡电路的带宽很大程度上影响了整个链路系统的带宽，因此设计一款性能优越的宽带悬置微带线到矩形波导宽带过渡电路对通信系统的发展具有重要意义。

在现有技术中，悬置微带线到矩形波导的转换电路主要有以下三种方式实现：研究者R.Glogowski等人利用印刷在悬置微带线介质基片上的矩形贴片在Ka波段实现了过渡功能；研究人员M.A.Nikravan等人使用层叠贴片谐振器在Ku波段实现了过渡功能；研究者J.Guo等人使用了E面探针和减高波导的结构实现了过渡功能。

以上三种方法中，第一种方法实现的过渡电路，相对带宽为13％，工作频段内回波损耗大于15dB，插入损耗小于0.22dB；第二种方法实现的过渡电路，相对带宽为10％，工作频段内回波损耗大于10dB，插入损耗小于0.28dB；第三种方法实现的过渡电路，相对带宽为29.5％，工作频段内回波损耗大于15dB，插入损耗小于0.25dB。这三种方法都有其局限性，其中，第一种和第二种转换电路，相对带宽过小，分别为13％和10％；第三种转换电路相对带宽得到了一定的提高，为29.5％，但其结构较为复杂，加工难度大，成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路，该过渡电路具有宽频带、结构简单、成本低的特点。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：一种毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路，所述过渡电路包括悬置微带线、渐变接地面、耦合探针、矩形波导和介质基片，其中，所述悬置微带线和耦合探针均印制在所述介质基片上，所述渐变接地面为一渐变接地金属片，并印制在所述介质基片的底层；所述悬置微带线与所述矩形波导呈平行状态；所述耦合探针在垂直方向上分为上、下两层，上、下两层呈反对称分布且都开有多边形槽，所述耦合探针的上、下两层分别位于所述介质基片的顶层和底层，所述耦合探针一端的上层与悬置微带线相连，下层与所述渐变接地面相连，所述耦合探针的另一端插入所述矩形波导E面的中心位置。

优选地，所述耦合探针在水平方向上分为三节：第一节为矩形金属贴片，第二节为渐变四边形金属贴片，第三节为带有所述多边形槽的多边形金属贴片，其中，分别与所述悬置微带线和渐变接地面相连的耦合探针一端位于第一节。

优选地，所述介质基片的两侧分别等间距地设有多个金属过孔。

优选地，在印制有所述悬置微带线的介质基片部分外设有一屏蔽腔。

优选地，所述屏蔽腔把印有所述悬置微带线的介质基片包在腔内，所述屏蔽腔能够屏蔽外界对所述悬置微带线的干扰。

优选地，所述介质基片的型号为RT/Duroid 5880。

优选地，所述介质基片的厚度为0.127mm，相对介电常数为2.2，介电损耗角正切为0.0009。

优选地，所述悬置微带线的中心导体宽度为0.75mm。

优选地，所述矩形波导的横截面尺寸为7.112mm×3.556mm，截止频率是21.09GHz。

优选地，所述渐变接地面的长度为2.0mm。

本实用新型采用以上技术方案，所述过渡电路包括悬置微带线、渐变接地面、耦合探针、矩形波导和介质基片，所述渐变接地面为一渐变接地金属片，并印制在所述介质基片的底层，所述渐变接地面可减小悬置微带线和耦合探针之间的不连续性，能够实现悬置微带线和耦合探针的匹配；所述耦合探针能够把悬置微带线中准TEM模式逐渐转换成矩形波导中的TE10模式，同时利用所述耦合探针第三节金属贴片上的多边形槽产生多个谐振回路，从而大大增加带宽；本实用新型结构简单，便于与其他毫米波电路集成，成本较低，加工方便可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路的整体示意图；

图2是本实用新型毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路的俯视图；

图3是本实用新型毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路的侧视图；

图4是本实用新型毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路之频率与回波损耗和插入损耗的关系曲线图。

图中：1、悬置微带线；2、渐变接地面；3、耦合探针；4、矩形波导；5、金属过孔；6、介质基片；7、多边形槽；8、屏蔽腔；W1、悬置微带线中心导体的宽度；L1、渐变接地面长度；W2、耦合探针的终端x轴方向偏离宽度；L2、耦合探针第一节矩形金属片的长度；W3、耦合探针第二节x轴方向偏离宽度；L3、耦合探针第二节始端与终端的距离；W4、耦合探针第一节矩形金属片的宽度；L4、耦合探针第三节始端与终端的距离；W5、耦合探针第二节终端的宽度；L5、耦合探针第三节的开槽平行x轴方向长度；W6、耦合探针第三节的开槽的始端长度；L6、耦合探针第三节平行x轴方向的长度；W7、耦合探针第三节开槽的终端长度；L7、耦合探针第三节开槽的总长度；W8、耦合探针的终端的宽度；b、WR-28标准矩形波导窄边的长度；a_SSL、屏蔽腔的宽度；b_SSL、屏蔽腔的高度；a、WR-28标准矩形波导的宽边长度；b、WR-28标准矩形波导的窄边长度。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路，所述过渡电路包括悬置微带线1、渐变接地面2、耦合探针3、矩形波导4和介质基片6，其中，所述悬置微带线1和耦合探针3均印制在所述介质基片6上，所述渐变接地面2为一渐变接地金属片，并印制在所述介质基片6的底层；所述悬置微带线1与所述矩形波导4呈平行状态；所述耦合探针3在垂直方向上分为上、下两层，上、下两层呈反对称分布且都开有多边形槽7，所述耦合探针3的上、下两层分别位于所述介质基片6的顶层和底层，所述耦合探针3一端的上层与悬置微带线1相连，下层与所述渐变接地面2相连，所述耦合探针3的另一端插入所述矩形波导4E面的中心位置。

进一步地，所述耦合探针3在水平方向上分为三节：第一节为矩形金属贴片，第二节为渐变四边形金属贴片，第三节为带有所述多边形槽7的多边形金属贴片，其中，分别与所述悬置微带线1和渐变接地面2相连的耦合探针3一端位于第一节。

可以理解的是，所述介质基片6的两侧分别等间距地设有多个金属过孔5。

需要补充说明的是，在印制有所述悬置微带线1的介质基片6部分外设有一屏蔽腔8。

优选地，所述屏蔽腔8把印有所述悬置微带线1的介质基片6包在腔内，所述屏蔽腔8能够屏蔽外界对所述悬置微带线1的干扰。

需要进一步补充说明的是，所述介质基片6的型号为RT/Duroid 5880。

具体地，所述介质基片6的厚度为0.127mm，相对介电常数为2.2，介电损耗角正切为0.0009。

此外，所述悬置微带线1的中心导体宽度为0.75m，所述渐变接地面2的长度为2.0mm，所述矩形波导4的横截面尺寸为7.112mm×3.556mm，截止频率是21.09GHz。

为了防止悬置微带线1在工作频带内产生高次模，所述悬置微带线1的截止频率必须高于工作频率，所述悬置微带线1的截止频率fc由以下公式计算：

其中c是光速，a_SSL是屏蔽腔8的宽度，b_SSL是屏蔽腔8的厚度，h是介质基片6的厚度，ε_r是介质基片6的介电常数。

对于给定的工作频带，可以通过选定fc，以及介质基片6材料和厚度，再通过上述公式就可以确定悬置微带线屏蔽腔8的宽度和厚度的关系，从而设计出符合要求的悬置微带线1。

本实用新型提供一种优选的实施方式，采用型号为RT/Duroid 5880的介质基片6，所述介质基片6的相对介电常数为2.2，介电损耗角正切为0.0009，厚度为0.127mm；在所述介质基片6的两侧分别加工一排金属过孔5，所述金属过孔5在装配中可实现介质基片6和腔体间的良好接触，使两者更加牢固的结合在一起；所述悬置微带线1的中心导体宽度为0.75mm，悬置微带线1的长度为20mm，所述屏蔽腔8的宽度为2.0mm，高度为0.7mm，可提供一个50Ω标准阻抗，所述矩形波导4是标准WR-28的矩形波导，本实施方式各结构尺寸参见表1：

表1

为了测试优选实施方式的电路性能，将两个相同的优选实施过渡电路采用背靠背的方式连接起来，输入输出均为WR-28标准矩形波导。

图4是本实施方式经测试得到的结果，其中，S11表示回波损耗，S21表示插入损耗。从测试结果可以看出本实施例过渡电路的工作频带为25-40GHz(相对带宽为46.2％)，回波损耗和插入损耗分别优于14.2dB和0.756dB，该插入损耗包含20mm悬置微带线1和两个过渡电路的损耗，在工作频带内，悬置微带线1的损耗为0.058dB/cm，则20mm悬置微带线1的损耗为0.116dB，可以得出单个过渡电路的插入损耗小于0.32dB。

下面将本实施方式与背景技术中提到的三种转换电路的进行比较，参见表2，

表2

由表2中可以看出，本实用新型提供的一种毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路满足了宽带、结构简单、性能优越的设计要求。

综上所述，本实用新型采用以上技术方案，所述过渡电路包括悬置微带线1、渐变接地面2、耦合探针3、矩形波导4和介质基片6，所述渐变接地面2为一渐变接地金属片，并印制在所述介质基片6的底层，所述渐变接地面2可减小悬置微带线1和耦合探针3之间的不连续性，能够实现悬置微带线1和耦合探针3的匹配；所述耦合探针3能够把悬置微带线1中准TEM模式逐渐转换成矩形波导4中的TE10模式，同时利用所述耦合探针3第三节金属贴片上的多边形槽7产生多个谐振回路，从而大大增加带宽；本实用新型结构简单，便于与其他毫米波电路集成，成本较低，加工方便可靠。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种毫米波悬置微带线到矩形波导的过渡电路，其特征在于，所述过渡电路包括悬置微带线、渐变接地面、耦合探针、矩形波导和介质基片，其中，所述悬置微带线和耦合探针均印制在所述介质基片上，所述渐变接地面为一渐变接地金属片，并印制在所述介质基片的底层；所述悬置微带线与所述矩形波导呈平行状态；所述耦合探针在垂直方向上分为上、下两层，上、下两层呈反对称分布且都开有多边形槽，所述耦合探针的上、下两层分别位于所述介质基片的顶层和底层，所述耦合探针一端的上层与悬置微带线相连，下层与所述渐变接地面相连，所述耦合探针的另一端插入所述矩形波导E面的中心位置。

2.根据权利要求1所述的过渡电路，其特征在于，所述耦合探针在水平方向上分为三节：第一节为矩形金属贴片，第二节为渐变四边形金属贴片，第三节为带有所述多边形槽的多边形金属贴片，其中，分别与所述悬置微带线和渐变接地面相连的耦合探针一端位于第一节。

3.根据权利要求1所述的过渡电路，其特征在于，所述介质基片的两侧分别等间距地设有多个金属过孔。

4.根据权利要求1所述的过渡电路，其特征在于，在印制有所述悬置微带线的介质基片部分外设有一屏蔽腔。

5.根据权利要求4所述的过渡电路，其特征在于，所述屏蔽腔把印有所述悬置微带线的介质基片包在腔内，所述屏蔽腔能够屏蔽外界对所述悬置微带线的干扰。

6.根据权利要求2所述的过渡电路，其特征在于，所述介质基片的型号为RT/Duroid5880。

7.根据权利要求2所述的过渡电路，其特征在于，所述介质基片的厚度为0.127mm，相对介电常数为2.2，介电损耗角正切为0.0009。

8.根据权利要求2所述的过渡电路，其特征在于，所述悬置微带线的中心导体宽度为0.75mm。

9.根据权利要求2所述的过渡电路，其特征在于，所述矩形波导的横截面尺寸为7.112mm×3.556mm，截止频率是21.09GHz。

10.根据权利要求2所述的过渡电路，其特征在于，所述渐变接地面的长度为2.0mm。