CN216288894U

CN216288894U - 一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构

Info

Publication number: CN216288894U
Application number: CN202123254461.6U
Authority: CN
Inventors: 杨广立; 丁亚飞; 邹子文
Original assignee: Suzhou Dufeng Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Dufeng Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2031-12-22

Abstract

本实用新型涉及波导平面传输线过渡技术领域，特别涉及一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构；包括机械固定且垂直连接的过渡波导和平面传输线；过渡波导包括上下连接的矩形波导和双脊波导，双脊波导与平面传输线电连接；平面传输线包括从左至右依次电连接的基片集成波导、波导传输线过渡段、共面波导传输线；波导传输线过渡段从基片集成波导以减缩形式延伸；基片集成波导、波导传输线过渡段、共面波导传输线其结构均包括介质基板、设置于介质基板上下表面的上金属片和下金属片、以及连接上金属片和下金属片的金属化通孔阵列；本实用新型具有宽频带带宽、低插入损耗、易于系统集成的优点。

Description

一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构

技术领域

本实用新型涉及波导平面传输线过渡技术领域，特别涉及一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构。

背景技术

毫米波技术在无线局域网、车载通信、汽车雷达和家庭安防系统等宽带高速无线通信系统和高角度分辨率微波传感器中得到极大发展，随着无线技术的快速发展，毫米波前端电路向着小型化、集成化方向发展。毫米波前端电路，矩形波导与平面传输线都是至关重要的结构，在不同的应用场景中需要不同的传输线形式；为方便集成通常要求不同传输线之间进行过渡，即需要进行波导到平面传输线之间的过渡；而且在某些特殊场景，对过渡结构的形式具有更严格的要求，比如要求过渡结构需要具有宽频带、低插损、易于集成的特点。

目前应用于毫米波前端电路的波导到平面传输线的过渡结构大多是波导到微带传输线的过渡结构，其中包括短路波导，不利于系统集成，且微带传输线易受周围电磁耦合干扰，频带较窄难以覆盖宽频带、插入损耗较大，应用场景受限；基于此现提出一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本实用新型相同或相似的技术方案。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，以解决现有技术存在的缺陷，满足一定应用场景需要的波导与平面传输线之间过渡的结构。

本实用新型的技术方案是：一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，包括机械固定且垂直连接的过渡波导和平面传输线；

所述过渡波导包括上下连接的矩形波导和双脊波导，所述双脊波导与平面传输线电连接；

所述平面传输线包括从左至右依次电连接的基片集成波导、波导传输线过渡段、共面波导传输线；所述波导传输线过渡段从基片集成波导以减缩形式延伸；

所述基片集成波导、波导传输线过渡段、共面波导传输线其结构均包括介质基板、设置于介质基板上下表面的上金属片和下金属片、以及连接上金属片和下金属片的金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列均沿平面传输线的横向中心线L对称设置；

所述双脊波导与基片集成波导电连接；所述基片集成波导的上金属片开设有矩形凹槽，所述矩形凹槽内部的左右侧设有两个呈T形的第一金属贴片、第二金属贴片，所述第二金属贴片位于矩形凹槽靠近波导传输线过渡段的一侧；

所述双脊波导的左右内壁上设有第一脊和第二脊；所述第一脊包括上、下设置的均呈矩形板状的第一上脊和第一下脊，所述第二脊包括上、下设置的均呈矩形板状的第二上脊和第二下脊；

所述矩形凹槽的尺寸与双脊波导的腔体的尺寸相同；两个所述T形金属贴片的其中T形竖直部分和第一下脊、第二下脊的下端面尺寸相同且相接触；

所述基片集成波导的介质基板内设有两个金属柱，两个金属柱分别设置于第一金属贴片其中T形水平部分的两端部，且两个金属柱位于第一金属贴片其中T形竖直部分水平向正投影的两侧；两个所述金属柱的顶端与第一金属贴片的下端面相接触，两个所述金属柱的底端与基片集成波导的下金属片的上端面相接触。

优选的，所述第一上脊的宽度大于第一下脊的宽度，所述第二上脊的宽度小于第二下脊的宽度。

优选的，所述波导传输线过渡段的上金属片沿平面传输线横向中心线L对称开设有两个呈平行四边形状的凹槽A、凹槽B。

优选的，所述共面波导传输线的上金属片沿平面传输线横向中心线L对称开设的两个呈矩形的凹槽C、凹槽D；所述凹槽A和凹槽C相连通，所述凹槽B和凹槽D相连通。

优选的，所述基片集成波导的金属化通孔阵列包括围绕矩形凹槽三侧面呈C形分布若干金属化通孔、呈两排分布的若干金属化通孔；所述波导传输线过渡段的金属化通孔阵列为设置在凹槽A、凹槽B侧边的呈渐缩喇叭状的若干金属化通孔；所述共面波导传输线的金属化通孔阵列为设置在凹槽C、凹槽D侧边的呈两排分布的若干金属化通孔。

优选的，所述过渡波导和平面传输线通过螺丝固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型通过矩形波导、双脊波导、基片集成波导、波导传输线过渡段、共面波导传输线的设计，获得具有宽频带带宽、低插入损耗、易于系统集成的波导平面传输线过渡结构，该波导平面传输线过渡结构带宽覆盖K波段，插入损耗1.5dB。

(2)本实用新型的过渡波导由矩形波导和双脊波导构成，其中双脊波导包括四个矩形块，实现频率在18-26GHz内，端口驻波为1.1，实现整个过渡波导到平面传输线过渡结构的低插入损耗。

(3)本实用新型的过渡波导和平面传输线通过螺丝固定连接，连接方式为机械硬连接，避免了平面传输线在使用过程中可能面临的电磁耦合干扰问题，平面传输线的另一端采用共面波导传输线，从而实现整体过渡结构的实用性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型所述一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构的透视结构示意图。

图2为图1中P处的放大结构示意图。

图3为本实用新型所述一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构中平面传输线俯视角的结构示意图。

图4为图中1的俯视图。

图5为图4中E-E处的剖视图。

图6为图5中Q处的放大结构示意图。

其中：

10、矩形波导；

20、双脊波导，21、第一脊，211、第一上脊，212、第一下脊，22、第二脊，221、第二上脊，222、第二下脊；

30、基片集成波导，31、矩形凹槽，32、第一金属贴片，33、第二金属贴片，34、金属柱；

40、波导传输线过渡段，41、凹槽A，42、凹槽B；

50、共面波导传输线,51、凹槽C，52、凹槽D；

6、上金属片，7、下金属片，8、金属化通孔阵列,9、介质基板。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明：

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

如图1、3所示，一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，包括机械固定且垂直连接的过渡波导和平面传输线，本实施例中，过渡波导和平面传输线通过螺丝固定连接；过渡波导包括上下连接的矩形波导10和双脊波导20，双脊波导20与平面传输线电连接；本实施中，矩形波导10为WR42，即采用标准波导WR42波导口与后端波导器件相连接；平面传输线包括从左至右依次电连接的基片集成波导30、波导传输线过渡段40、共面波导传输线50；波导传输线过渡段40从基片集成波导30以减缩形式延伸；本实施例各结构的尺寸通过双脊波导归一化衰减常数曲线来确定。

如图2-6所示，双脊波导20的左右内壁上设有第一脊21和第二脊22；第一脊21包括上、下设置的均呈矩形板状的第一上脊211和第一下脊212，第二脊22包括上、下设置的均呈矩形板状的第二上脊221和第二下脊222；第一上脊211的宽度W2大于第一下脊212的宽度W1，所述第二上脊221的宽度W3小于第二下脊222的宽度W4。

如图2所示，双脊波导20与基片集成波导30电连接；基片集成波导30的上金属片6开设有矩形凹槽31，矩形凹槽31的尺寸与双脊波导20的腔体的尺寸相同；矩形凹槽31内部的左右侧设有两个呈T形的第一金属贴片32、第二金属贴片33，第二金属贴片33位于矩形凹槽31靠近波导传输线过渡段40的一侧；两个T形金属贴片的其中T形竖直部分和第一下脊212、第二下脊222的下端面尺寸相同且相接触。

基片集成波导30的介质基板9内设有两个金属柱34(如图2所示)，两个金属柱34分别设置于第一金属贴片32其中T形水平部分的两端部，且两个金属柱34位于第一金属贴片32其中T形竖直部分水平向正投影的两侧；两个金属柱34的顶端与第一金属贴片32的下端面相接触，两个金属柱34的底端与基片集成波导30的下金属片7的上端面相接触；两个金属柱34、第一金属贴片32、第二金属贴片33改变基片集成波导30其中位于矩形凹槽31下方的腔体内的电流分布，通过与双脊波导20贴合，实现过渡结构的电场匹配与阻抗匹配，从而达到宽带阻抗带宽的效果；本实施例采用四个矩形块构成的双脊波导20，相比较于单脊波导，双脊波导20具有更宽的带宽；按照阻抗匹配知识，调整这个四个矩形块的长和宽来实现矩形波导10-双脊波导20的阻抗渐变匹配。

基片集成波导30、波导传输线过渡段40、共面波导传输线50其结构均包括介质基板9、设置于介质基板9上下表面的上金属片6和下金属片7、以及连接上金属片6和下金属片7的金属化通孔阵列8；波导传输线过渡段40的上金属片6沿平面传输线横向中心线L对称开设有两个呈平行四边形状的凹槽A41、凹槽B42；凹槽A41、凹槽B42的设置可避免其周围若干金属化通孔对波导传输线过渡段40的干扰，传输线过渡段实现平面传输线与基片集成波导30的过渡。共面波导传输线50的上金属片6沿平面传输线横向中心线L对称开设的两个呈矩形的凹槽C51、凹槽D52；凹槽A41和凹槽C51相连通，凹槽B42和凹槽D52相连通。

基片集成波导30的金属化通孔阵列8包括围绕矩形凹槽31三侧面呈C形分布若干金属化通孔、呈两排分布的若干金属化通孔；波导传输线过渡段40的金属化通孔阵列8为设置在凹槽A41、凹槽B42侧边的呈渐缩喇叭状的若干金属化通孔；共面波导传输线50的金属化通孔阵列为8设置在凹槽C51、凹槽D52侧边的呈两排分布的若干金属化通孔；金属化通孔阵列8均沿平面传输线的横向中心线L对称设置。波导传输线过渡段40、共面波导传输线50外围分布的若干金属化通孔，可实现其不受周围电磁环境的干扰；本实施中，基片集成波导30、波导传输线过渡段40、共面波导传输线50均为Rogers 5880材质。

本实施例的具体工作原理为：毫米波信号通过矩形波导10的波导口馈入、双脊波导20过渡后穿过介质基板进入基片集成波导30，再通过两个金属柱34、第一金属贴片32、第二金属贴片33改变基片集成波导30其中位于矩形凹槽31下方的腔体内的电流分布，实现过渡结构的电场匹配与阻抗匹配，再通过基片集成波导30-波导传输线过渡段40过渡后，毫米波信号进入共面波导传输线50供后级电路使用，装配过程简单。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims

1.一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，其特征在于：

包括机械固定且垂直连接的过渡波导和平面传输线；

所述过渡波导包括上下连接的矩形波导、和双脊波导，所述双脊波导与平面传输线电连接；

2.根据权利要求1所述的一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，其特征在于：所述第一上脊的宽度大于第一下脊的宽度，所述第二上脊的宽度小于第二下脊的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，其特征在于：所述波导传输线过渡段的上金属片沿平面传输线横向中心线L对称开设有两个呈平行四边形状的凹槽A、凹槽B。

4.根据权利要求3所述的一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，其特征在于：所述共面波导传输线的上金属片沿平面传输线横向中心线L对称开设的两个呈矩形的凹槽C、凹槽D；所述凹槽A和凹槽C相连通，所述凹槽B和凹槽D相连通。

5.根据权利要求4所述的一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，其特征在于：所述基片集成波导的金属化通孔阵列包括围绕矩形凹槽三侧面呈C形分布若干金属化通孔、呈两排分布的若干金属化通孔；所述波导传输线过渡段的金属化通孔阵列为设置在凹槽A、凹槽B侧边的呈渐缩喇叭状的若干金属化通孔；所述共面波导传输线的金属化通孔阵列为设置在凹槽C、凹槽D侧边的呈两排分布的若干金属化通孔。

6.根据权利要求1所述的一种宽频带、低插损的波导平面传输线过渡结构，其特征在于：所述过渡波导和平面传输线通过螺丝固定连接。