CN219371338U - 一种微带转波导的过渡结构及通讯设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于通信技术领域，公开了一种微带转波导的过渡结构及通讯设备，微带转波导的过渡结构用于微带线到波导的过渡，微带线穿过波导的窄边所在的竖直平面，即沿波导的窄边馈入，整体结构紧凑；微带转波导的过渡结构具体包括介质基板和微带贴片，介质基板用于安装微带线与波导，微带贴片设置于介质基板，并用于与微带线连接，以使微带线向微带贴片馈电，微带贴片沿竖直方向的投影位于波导沿竖直方向的投影范围内，且微带贴片本体沿第二方向凸设有微扰单元，使微带贴片表面的电流相位发生改变，改变电流分布，使微带贴片产生垂直于第一方向的电场分量，从而微带贴片能够激励波导中的电场，实现微带线到波导的能量转换，完成过渡。

Description

一种微带转波导的过渡结构及通讯设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种微带转波导的过渡结构及通讯设备。

背景技术

针对毫米波波导天线的通信，在从雷达射频PCB到波导天线的传输过程中，需要通过微带线与矩形波导进行信号的传输，但是由于微带线与矩形波导的传输特性和结构形式的差别，不能将微带线和矩形波导直接相连，需要设置微带转波导的过渡结构。

传统的过渡结构一般包括贴片，贴片与微带线连接，贴片的电流方向一般为从馈入侧流向断路侧。由于矩形波导的电磁波一般为TE波，其在传播方向上有磁场分量但无电场分量，在矩形波导中，电场的方向一般为垂直于矩形的宽边，因而传统方案一般采用微带线沿宽边馈入矩形波导的方案。该方案中贴片的电流方向与矩形波导中电场的方向一致，以激励矩形波导中的电场，实现微带线到矩形波导的能量转换，完成信号传输。

然而上述结构存在的问题是，微带线沿矩形波导的宽边馈入，导致占用面积大，不利于结构紧凑。但是，如果改为从矩形波导的窄边馈入，会导致贴片的电场与矩形波导的电场方向不一致，此时贴片无法完成微带线到矩形波导的能量转换。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种微带转波导的过渡结构，以解决现有技术中微带线沿矩形波导的宽边馈入会导致占用面积大，而如果改为从矩形波导的窄边馈入，则会导致贴片的电场与矩形波导的电场方向不一致，无法完成能量转换的问题。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种微带转波导的过渡结构，用于微带线到波导的过渡，所述波导为矩形波导，所述波导的横截面具有沿第一方向延伸的宽边和沿第二方向延伸的窄边，所述第一方向、所述第二方向与竖直方向两两垂直，所述波导具有垂直于所述第一方向的电场，所述微带线穿过所述窄边所在的竖直平面；

所述微带转波导的过渡结构包括：

介质基板，用于安装所述微带线与所述波导；

微带贴片，设置于所述介质基板，并用于与所述微带线连接，以使所述微带线向所述微带贴片馈电，所述微带贴片沿竖直方向的投影位于所述波导沿竖直方向的投影范围内，所述微带贴片包括微带贴片本体，所述微带贴片本体沿所述第二方向凸设有微扰单元，以使所述微带贴片能够产生垂直于所述第一方向的电场分量。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述微扰单元设置有两个，两个所述微扰单元分别位于所述微带贴片本体沿所述第二方向的两侧。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述微带贴片本体的截面呈矩形。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述微带贴片本体具有平行于所述第一方向的微扰连接边，所述微扰单元凸设于所述微扰连接边的中间部。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述微带贴片本体具有平行于所述第二方向的微带连接边，所述微带线连接于所述微带连接边的端部。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，还包括微带阻抗变换线，所述微带阻抗变换线连接所述微带连接边的端部，并用于连接所述微带线。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述介质基板具有第一金属层，所述第一金属层具有安装槽，所述微带贴片与所述微带线均设置在所述安装槽内，且所述微带贴片与所述微带线均与所述安装槽的侧壁间隔设置。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，还包括套设于所述微带线的保护套，所述保护套设置于所述介质基板。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述介质基板开设有多个过孔，所述过孔围绕所述波导与所述保护套开设。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述介质基板具有第一金属层以及与所述第一金属层相对设置的第二金属层，所述过孔贯穿所述介质基板并具有两个开口，其中一个所述开口位于所述第一金属层，另一个所述开口位于所述第二金属层。

作为微带转波导的过渡结构的优选方案，所述微带线的电磁波传输模式为准TEM传输模式，所述微带贴片的的电磁波传输模式为TM基波谐振模式，所述波导的电磁波传输模式为TE基波传输模式。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种通讯设备，包括上述微带转波导的过渡结构，还包括微带线和波导，所述微带转波导的过渡结构用于所述微带线到所述波导的垂直过渡，所述波导为矩形波导，的横截面为矩形，所述波导的横截面并具有沿所述第一方向延伸的宽边和沿所述第二方向延伸的窄边，所述波导具有平行于所述第二方向的电场或电场分量，所述微带线穿过所述窄边所在的竖直平面，并与所述微带转波导的过渡结构的微带贴片连接，以使所述微带线通过所述窄边向所述微带贴片馈电。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种微带转波导的过渡结构，用于微带线到波导的过渡，微带线穿过波导的窄边所在的竖直平面，即沿波导的窄边馈入，整体结构紧凑。微带转波导的过渡结构具体包括介质基板和微带贴片，介质基板用于安装微带线与波导，微带贴片设置于介质基板，并用于与微带线连接，以使微带线向微带贴片馈电，微带贴片沿竖直方向的投影位于波导沿竖直方向的投影范围内，且微带贴片本体沿第二方向凸设有微扰单元，使微带贴片表面的电流相位发生改变，改变电流分布，使微带贴片产生垂直于第一方向的电场分量，由于波导具有垂直于第一方向的电场，从而微带贴片能够激励波导中的电场，实现微带线到波导的能量转换，完成过渡。

本实用新型还提供一种通讯设备，包括上述微带转波导的过渡结构，该微带转波导的过渡结构整体结构紧凑，且通过设置微扰单元使微带贴片产生垂直于第一方向的电场分量，能够激励波导中的电场，实现微带线到波导的能量转换，完成过渡。

附图说明

图1是本实用新型实施例中微带转波导的过渡结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中微带转波导的过渡结构的俯视示意图；

图3是本实用新型实施例中微带贴片的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中微带转波导的过渡结构的仿真结果示意图。

图中：

100、微带线；200、波导；201、宽边；202、窄边；

1、介质基板；11、过孔；

2、微带贴片；21、微带贴片主体；211、微扰连接边；212、微带连接边；22、微扰单元；

3、微带阻抗变换线；

4、第一金属层；41、安装槽；

5、保护套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在从雷达射频PCB到波导天线的传输过程中，需要设置微带转波导的过渡结构，以完成微带线到矩形波导的能量转换，以实现信号传输。传统的过渡结构一般包括贴片，贴片与微带线连接，贴片的电流方向一般为从馈入侧流向断路侧。由于矩形波导的电磁波一般为TE波，在矩形波导中，电场的方向一般为垂直于矩形的宽边，因而传统方案一般采用微带线沿宽边馈入矩形波导的方案。该方案中贴片的电流方向与矩形波导中电场的方向一致，以激励矩形波导中的电场，实现微带线到矩形波导的能量转换，完成信号传输。然而上述结构存在的问题是，微带线沿矩形波导的宽边馈入，导致占用面积大，不利于结构紧凑。但是，如果改为从矩形波导的窄边馈入，会导致贴片的电场与矩形波导的电场方向不一致，此时贴片无法完成微带线到矩形波导的能量转换。

针对上述问题，本实施例提供一种微带转波导的过渡结构，以解决现有技术中微带线沿矩形波导的宽边馈入会导致占用面积大，而如果改为从矩形波导的窄边馈入，则会导致贴片的电场与矩形波导的电场方向不一致，无法完成能量转换的问题，可用于通信技术领域。

参照图1-图3，微带转波导的过渡结构用于微带线100到波导200的过渡，波导200为矩形波导，波导200的横截面具有沿第一方向延伸的宽边201和沿第二方向延伸的窄边202，第一方向、第二方向与竖直方向两两垂直，本实施例中波导200的电磁波为TE波，其在传播方向上有磁场分量但无电场分量，因而电场的方向一般为垂直于宽边201，即波导200具有垂直于第一方向的电场。为了使结构更加紧凑，微带线100穿过窄边202所在的竖直平面，即沿波导200的窄边202馈入。具体地，微带线100沿第一方向延伸。

继续参照图1-图3，微带转波导的过渡结构包括介质基板1和微带贴片2，介质基板1用于安装微带线100与波导200，微带贴片2设置于介质基板1，并用于与微带线100连接，以使微带线100向微带贴片2馈电，即采用从波导200的窄边202馈入的连接方式，而针对微带贴片2的电场与波导200的电场方向不一致的问题，本实施例中，微带贴片2沿竖直方向的投影位于波导200沿竖直方向的投影范围内，微带贴片2包括微带贴片本体21，微带贴片本体21沿第二方向凸设有微扰单元22，微扰单元22能够使微带贴片2表面的电流相位发生改变，改变电流分布，以使微带贴片2能够产生垂直于第一方向的电场分量。而由于波导200具有垂直于第一方向的电场，从而微带贴片2能够激励波导200中的电场，实现微带线100到波导200的能量转换，完成过渡，并实现从波导200的窄边202馈电。

继续参照图1-图3，微扰单元22设置有两个，两个微扰单元22分别位于微带贴片本体21沿第二方向的两侧，通过左右两个微扰单元22能够增大微带贴片2中垂直于第一方向的电场分量，以提升过渡效果。可选地，微扰单元22的截面呈矩形。

继续参照图1-图3，微带贴片本体21的截面可以是矩形、圆形或椭圆形等，本实施例中，微带贴片本体21的截面呈矩形，矩形截面的微带贴片本体21相较于圆形截面、椭圆形截面等形状更易获得垂直于第一方向的电场分量。

继续参照图1-图3，微带贴片本体21具有平行于第一方向的微扰连接边211，微扰连接边211具有分别位于两端的两个端部，以及位于两个端部之间的中间部，微扰单元22凸设于微扰连接边211的中间部。在其它实施例中，微扰单元22还可以凸设于微扰连接边211的端部。

上述结构仍存在的问题是，微带贴片2上仅存在一个谐振模式，导致带宽较窄。为了拓展带宽，继续参照图1-图3，微带贴片本体21具有平行于第二方向的微带连接边212，微带线100连接于微带连接边212的端部，从而通过偏馈的方式将微带线100连接到微带贴片本体21，引入了一个正交简并模，由于微带贴片本体21还设置有微扰单元22，因而可获得两个谐振点，能够增加微带转波导的过渡结构的带宽。图4示出微带转波导的过渡结构的仿真结果示意图，其中，横坐标为频率(单位GHz)，纵坐标为损耗(dB)，图中下方的两条曲线为回波损耗曲线，上方的曲线为插入损耗曲线。参照图4，该微带转波导的过渡结构的回波损耗≤-15Db的频率范围为74.5-79.5GHz，带宽约为5GHz，表明信号具有较宽的工作带宽。此外，75-80GHz下的插入损耗小于0.6dB，表明信号传输损耗小。

继续参照图1-图3，微带转波导的过渡结构还包括微带阻抗变换线3，微带阻抗变换线3连接微带贴片2，具体为连接微带连接边212的端部，并用于连接微带线100，也就是说微带贴片2与微带线100通过微带阻抗变换线3连接。

本实施例中，微带线100的电磁波传输模式为准TEM传输模式，微带贴片2的的电磁波传输模式为TM基波谐振模式，波导200的电磁波传输模式为TE基波传输模式，利用微带贴片2的TM基波谐振模式可以高效地交换准TEM传输模式和TE基波传输模式，实现信号的低损耗传输，微带阻抗变换线3的作用就是实现准TEM传输模式的微带线100和TM基波谐振模式的微带贴片2之间的模式转换。

继续参照图1-图3，介质基板1具有第一金属层4，第一金属层4具有安装槽41，微带贴片2与微带线100均设置在安装槽41内，且微带贴片2与微带线100均与安装槽41的侧壁间隔设置，以便于微带贴片2和微带线100的安装，并通过安装槽41对微带贴片2和微带线100提供一定的保护。可选地，第一金属层4接地，以避免漏电对微带转波导的过渡结构中的部件造成损伤。进一步地，为了进一步提升安全性，介质基板1沿竖直方向的另一侧还设置有第二金属层。

继续参照图1-图3，微带转波导的过渡结构还包括套设于微带线100的保护套5，保护套5设置于介质基板1，保护套5用于为微带线100提供保护，避免其受到碰撞。

继续参照图1-图3，介质基板1开设有多个过孔11，过孔11围绕波导200与保护套5开设，过孔11可提升介质基板1的组装便捷性。可选地，介质基板1还具有与第一金属层4相对设置的第二金属层，过孔11贯穿介质基板1并具有两个开口，其中一个开口位于第一金属层4，另一个开口位于第二金属层。通过设置过孔11，能够将第一金属层4和第二金属层连通，可以使得微带线100具有地面共面波导(grounded coplanar waveguide，GCPW)的结构形式，使得电磁波或能量可以更好地传输到微带线100上。

本实施例还提供一种通讯设备，包括上述微带转波导的过渡结构，此外，通讯设备还包括微带线100和波导200，微带转波导的过渡结构用于微带线100到波导200的过渡，波导200为矩形波导，波导200的横截面具有沿第一方向延伸的宽边201和沿第二方向延伸的窄边202，微带线100穿过窄边202所在的竖直平面，并与微带转波导的过渡结构的微带贴片2连接，以使微带线100向微带贴片2馈电。该通讯设备中，微带转波导的过渡结构整体结构紧凑，且通过设置微扰单元22使微带贴片2产生垂直于第一方向的电场分量，能够激励波导200中的电场，实现微带线100到波导200的能量转换，完成过渡。本实施例中的通讯设备可用于车辆的通信，也可用于其它装置或设备的通信连接，对此不作限定。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种微带转波导的过渡结构，用于微带线(100)到波导(200)的过渡，所述波导(200)为矩形波导，所述波导(200)的横截面具有沿第一方向延伸的宽边(201)和沿第二方向延伸的窄边(202)，所述第一方向、所述第二方向与竖直方向两两垂直，所述波导(200)具有垂直于所述第一方向的电场，所述微带线(100)穿过所述窄边(202)所在的竖直平面；

其特征在于，所述微带转波导的过渡结构包括：

介质基板(1)，用于安装所述微带线(100)与所述波导(200)；

微带贴片(2)，设置于所述介质基板(1)，并用于与所述微带线(100)连接，以使所述微带线(100)向所述微带贴片(2)馈电，所述微带贴片(2)沿竖直方向的投影位于所述波导(200)沿竖直方向的投影范围内，所述微带贴片(2)包括微带贴片本体(21)，所述微带贴片本体(21)沿所述第二方向凸设有微扰单元(22)，以使所述微带贴片(2)能够产生垂直于所述第一方向的电场分量。

2.根据权利要求1所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述微扰单元(22)设置有两个，两个所述微扰单元(22)分别位于所述微带贴片本体(21)沿所述第二方向的两侧。

3.根据权利要求1所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述微带贴片本体(21)的截面呈矩形。

4.根据权利要求3所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述微带贴片本体(21)具有平行于所述第一方向的微扰连接边(211)，所述微扰单元(22)凸设于所述微扰连接边(211)的中间部。

5.根据权利要求3或4所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述微带贴片本体(21)具有平行于所述第二方向的微带连接边(212)，所述微带线(100)连接于所述微带连接边(212)的端部。

6.根据权利要求5所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，还包括微带阻抗变换线(3)，所述微带阻抗变换线(3)连接所述微带连接边(212)的端部，并用于连接所述微带线(100)。

7.根据权利要求1-4任一项所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述介质基板(1)具有第一金属层(4)，所述第一金属层(4)具有安装槽(41)，所述微带贴片(2)与所述微带线(100)均设置在所述安装槽(41)内，且所述微带贴片(2)与所述微带线(100)均与所述安装槽(41)的侧壁间隔设置。

8.根据权利要求1-4任一项所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，还包括套设于所述微带线(100)的保护套(5)，所述保护套(5)设置于所述介质基板(1)。

9.根据权利要求8所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述介质基板(1)开设有多个过孔(11)，所述过孔(11)围绕所述波导(200)与所述保护套(5)开设。

10.根据权利要求9所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述介质基板(1)具有第一金属层(4)以及与所述第一金属层(4)相对设置的第二金属层，所述过孔(11)贯穿所述介质基板(1)并具有两个开口，其中一个所述开口位于所述第一金属层(4)，另一个所述开口位于所述第二金属层。

11.根据权利要求1-4任一项所述的微带转波导的过渡结构，其特征在于，所述微带线(100)的电磁波传输模式为准TEM传输模式，所述微带贴片(2)的电磁波传输模式为TM基波谐振模式，所述波导(200)的电磁波传输模式为TE基波传输模式。

12.一种通讯设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的微带转波导的过渡结构，还包括微带线(100)和波导(200)，所述微带转波导的过渡结构用于所述微带线(100)到所述波导(200)的过渡，所述波导(200)为矩形波导，所述波导(200)的横截面具有沿所述第一方向延伸的宽边(201)和沿所述第二方向延伸的窄边(202)，所述微带线(100)穿过所述窄边(202)所在的竖直平面，并与所述微带转波导的过渡结构的微带贴片(2)连接，以使所述微带线(100)向所述微带贴片(2)馈电。