RU2486640C1 - Waveguide-microstrip junction with below-cutoff load - Google Patents
Waveguide-microstrip junction with below-cutoff load Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486640C1 RU2486640C1 RU2012100178/08A RU2012100178A RU2486640C1 RU 2486640 C1 RU2486640 C1 RU 2486640C1 RU 2012100178/08 A RU2012100178/08 A RU 2012100178/08A RU 2012100178 A RU2012100178 A RU 2012100178A RU 2486640 C1 RU2486640 C1 RU 2486640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- microstrip
- waveguide channel
- probe
- channel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехники, а более конкретно к устройствам переноса энергии на волноводных и микрополосковых линиях, и может быть использовано в измерительной технике, приемных и передающих устройствах СВЧ, антенной технике.The invention relates to the field of microwave (microwave) radio engineering, and more particularly to energy transfer devices on waveguide and microstrip lines, and can be used in measuring equipment, microwave transmitting and receiving devices, antenna technology.
Известен волноводно-микрополосковый переход (ВМП), в котором микрополосковая подложка с микрополосковой линией (МПЛ) погружена в запредельный волноводный тракт, соединенный с входным диэлектрическим волноводным каналом аналогичного сечения, по продольной оси волноводного тракта [Bharj Sarjit S. Evanscent mode waveguide to microstrip transition // Microwave Journal. - 1983, Февраль]. Эта конструкция имеет следующие недостатки: нерациональное положение микрополосковой линии в волноводном тракте затрудняет ее согласование, этот переход имеет узкую рабочую полосу частот (~15%), высокие собственные потери перехода (до 1 дБ на центральной частоте 10 ГГц).Known waveguide-microstrip transition (VMP), in which a microstrip substrate with a microstrip line (MPL) is immersed in the transcendental waveguide path connected to the input dielectric waveguide channel of a similar cross section along the longitudinal axis of the waveguide path [Bharj Sarjit S. Evanscent mode waveguide to microstrip transition // Microwave Journal. - 1983, February]. This design has the following disadvantages: the irrational position of the microstrip line in the waveguide path makes it difficult to match, this transition has a narrow working frequency band (~ 15%), high intrinsic loss of the transition (up to 1 dB at the central frequency of 10 GHz).
Известна конструкция ВМП из прямоугольного волноводного канала на МПЛ [Б.Н.Буданов, А.Я.Ильин, Е.И.Черненко. Измерительные переходные устройства для СВЧ интегральных схем // Электронная техника. Сер 1. Электроника СВЧ. - 1975. - Вып.2. с.76-80], взятая за прототип. В данной конструкции для переноса энергии используется отрезок прямоугольного волновода, нагруженного на реактивную нагрузку (короткозамкнутый четвертьволновый шлейф). Связь волновода с МПЛ осуществляется при помощи зонда, представляющего собой продолжение микрополоскового проводника МПЛ, размещенного на диэлектрической подложке и погруженного через щель в широкой стенке. Эффективность переноса энергии определяется ориентированием зонда на микрополосковой плате относительно волноводных стенок, его размерами, а также длиной короткозамыкающей нагрузки. Для улучшения согласования длина короткозамыкающей нагрузки подбирается равной около четверти длины волны в волноводном тракте на частоте, где требуется наилучшее согласование. Эта конструкция обладает следующим недостатком: резонансный характер короткозамыкающей нагрузки сильно ограничивает ширину рабочей полосы частот устройства (около 25-30% на 40 ГГц).The known design of the VMP from a rectangular waveguide channel on the MPL [B.N. Budanov, A.Ya. Ilyin, E.I. Chernenko. Measuring transition devices for microwave integrated circuits // Electronic Engineering. Ser 1. Electronics microwave. - 1975. - Issue 2. p. 76-80], taken as a prototype. In this design, a segment of a rectangular waveguide loaded on a reactive load (short-circuited quarter-wave loop) is used for energy transfer. The waveguide is connected with the MPL using a probe, which is a continuation of the MPL microstrip conductor, placed on a dielectric substrate and immersed through a gap in a wide wall. The energy transfer efficiency is determined by the orientation of the probe on the microstrip board relative to the waveguide walls, its dimensions, and also the length of the short-circuit load. To improve matching, the short-circuit load length is selected equal to about a quarter of the wavelength in the waveguide path at a frequency where the best matching is required. This design has the following disadvantage: the resonant nature of the short-circuit load greatly limits the width of the working frequency band of the device (about 25-30% at 40 GHz).
Целью изобретения является увеличение рабочей полосы частот перехода при сохранении величины коэффициента передачи.The aim of the invention is to increase the working frequency band of the transition while maintaining the magnitude of the transmission coefficient.
Для достижения указанной цели предлагается волноводно-микрополосковый переход с запредельной нагрузкой, в котором микрополосковая плата погружена во входной волноводный канал прямоугольного сечения перпендикулярно его продольной оси и на нее нанесен микрополосковый зонд, погруженный в широкую стенку волноводного канала, при этом энергия из волноводного канала выводится через выходную микрополосковую линию, соединенную с зондом, проходящую через отверстие в широкой стенке волноводного канала.To achieve this goal, a micro-strip waveguide transition with an overload load is proposed, in which a microstrip board is immersed in a rectangular input waveguide channel perpendicular to its longitudinal axis and a microstrip probe is immersed in it, immersed in a wide waveguide channel wall, while the energy from the waveguide channel is output through microstrip output line connected to the probe passing through an opening in a wide wall of the waveguide channel.
Согласно изобретению, он содержит диэлектрическую вставку ножевого типа, образующую переход с воздушного волноводного канала на волноводный канал с диэлектрическим заполнением меньшего сечения, при этом волновод с диэлектрическим заполнением нагружается на запредельную волноводную нагрузку.According to the invention, it contains a knife-type dielectric insert forming a transition from an air waveguide channel to a waveguide channel with a dielectric filling of a smaller cross section, while the waveguide with dielectric filling is loaded on the transcendent waveguide load.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого волноводно-микрополоскового перехода с запредельной нагрузкой из литературы не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties of the proposed waveguide-microstrip junction with a transcendental load are not known from the literature, therefore it meets the criteria of novelty and inventive step.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства.Figure 1 shows the structural diagram of the device.
На фиг.2 показана топология верхнего слоя микрополосковой платы.Figure 2 shows the topology of the upper layer of the microstrip board.
На фиг.1 изображены входной волноводный канал прямоугольного сечения (1), плавный переход с диэлектрической вставкой ножевого типа (2), микрополосковая плата (3), микрополосковый зонд (4), нанесенный на микрополосковую плату (3), выходная микрополосковая линия (5), соединенная с микрополосковым зондом (4), и запредельная волноводная нагрузка (ЗВН) (6).Figure 1 shows the input waveguide channel of rectangular cross section (1), a smooth transition with a knife-type dielectric insert (2), a microstrip board (3), a microstrip probe (4) deposited on a microstrip board (3), and an output microstrip line (5 ) connected to the microstrip probe (4) and the transcendental waveguide load (ZVN) (6).
На фиг.2 изображены микрополосковая плата (3), погруженная перпендикулярно волноводному каналу, с нанесенным на нее зондом (4) и микрополосковая линия (5), соединенная с зондом (4).Figure 2 shows a microstrip board (3) immersed perpendicular to the waveguide channel with a probe (4) deposited on it and a microstrip line (5) connected to the probe (4).
Принцип работы такого ВМП основан на явлении полного синфазного отражения на границе раздела в волноводном канале двух сред с различной диэлектрической проницаемостью при неизменности сечения волноводного канала. ТЕ-волна входит в устройство через входной волноводный канал прямоугольного сечения (1), преобразуется в ТЕ-волну для диэлектрического волноводного канала меньшего сечения на диэлектрической вставке ножевого типа (2), после чего попадает в микрополосковую плату (3), погруженную перпендикулярно волноводному каналу, где наводится на микрополосковый зонд (4) и преобразуется в квази ТЕ-волну, которая выводится через выходную микрополосковую линию (5), соединенную с микрополосковым зондом (4). Не преобразованные микрополосковым зондом (4) остатки ТЕ-волны проходят в ЗВН (6), где в областях пучности магнитного поля испытывают синфазное отражение в объеме ЗВН и снова наводятся на микрополосковый зонд (4). В области ЗВН в данном изобретении, согласно уравнениям Максвелла, для прямоугольного волновода все составляющая Нх становится мнимой, что рождает волну, противоположную по направлению, но идентичную по фазе. Таким образом, волна, попавшая в ЗВН, возвращается в идентичной фазе, во всей области частот, где ЗВН все еще является запредельной. Для выполнения условия отражения необходимо, чтобы волна отразилась именно в объеме волноводного канала, поэтому длина ЗВН должна быть не менее половины длины волны в тракте, что соответствует области пучности магнитного поля во всей рабочей полосе частот.The principle of operation of such a HFM is based on the phenomenon of total in-phase reflection at the interface in the waveguide channel of two media with different dielectric constants, while the cross section of the waveguide channel remains unchanged. A TE wave enters the device through an input waveguide channel of rectangular cross section (1), is converted into a TE wave for a dielectric waveguide channel of a smaller cross section on a knife-type dielectric insert (2), and then it enters a microstrip board (3) immersed perpendicular to the waveguide channel where it is directed to the microstrip probe (4) and converted into a quasi TE wave, which is output through the microstrip output line (5) connected to the microstrip probe (4). The remnants of the TE wave that are not transformed by the microstrip probe (4) pass into the ZVN (6), where in the antinode regions of the magnetic field they are in-phase reflected in the volume of the ZVN and are again guided to the microstrip probe (4). In the area of ZVN in this invention, according to the Maxwell equations, for a rectangular waveguide, the entire component of H x becomes imaginary, which gives rise to a wave that is opposite in direction but identical in phase. Thus, the wave that has entered the ZVN returns in an identical phase, in the entire frequency range, where the ZVN is still transcendental. To fulfill the reflection condition, it is necessary that the wave is reflected precisely in the volume of the waveguide channel, therefore, the length of the explosive wave should be at least half the wavelength in the path, which corresponds to the antinode region of the magnetic field in the entire working frequency band.
Расчетные потери перехода составляют не более 0,5 дБ в полосе частот 28-48 ГГц (~52%).The estimated transition loss is not more than 0.5 dB in the frequency band 28-48 GHz (~ 52%).
Таким образом изобретение позволяет увеличить рабочую полосу частот при сохранении коэффициента передачи по сравнению с прототипом.Thus, the invention allows to increase the working frequency band while maintaining the transmission coefficient compared with the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100178/08A RU2486640C1 (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Waveguide-microstrip junction with below-cutoff load |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100178/08A RU2486640C1 (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Waveguide-microstrip junction with below-cutoff load |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2486640C1 true RU2486640C1 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012100178/08A RU2486640C1 (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Waveguide-microstrip junction with below-cutoff load |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486640C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600506C1 (en) * | 2015-10-02 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Радио Гигабит" | Waveguide-microstrip junction |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1735945A1 (en) * | 1989-12-11 | 1992-05-23 | Предприятие П/Я А-7122 | Waveguide-to-microstrip adapter |
SU1739411A1 (en) * | 1989-12-28 | 1992-06-07 | Научно-исследовательский институт радиостроения | Waveguide-microstrip junction |
RU4635U1 (en) * | 1994-11-09 | 1997-07-16 | Воронков Владимир Антонович | SEALED WAVEGUIDE-MICRO-STRIP TRANSITION |
RU93588U1 (en) * | 2009-12-09 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | WAVE-MICRO-STRIP TRANSITION |
EP2197072A1 (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-16 | Toko, Inc. | Dielectric waveguide-microstrip transition structure |
US20100225410A1 (en) * | 2009-03-09 | 2010-09-09 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Waveguide to microstrip transition |
-
2012
- 2012-01-10 RU RU2012100178/08A patent/RU2486640C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1735945A1 (en) * | 1989-12-11 | 1992-05-23 | Предприятие П/Я А-7122 | Waveguide-to-microstrip adapter |
SU1739411A1 (en) * | 1989-12-28 | 1992-06-07 | Научно-исследовательский институт радиостроения | Waveguide-microstrip junction |
RU4635U1 (en) * | 1994-11-09 | 1997-07-16 | Воронков Владимир Антонович | SEALED WAVEGUIDE-MICRO-STRIP TRANSITION |
EP2197072A1 (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-16 | Toko, Inc. | Dielectric waveguide-microstrip transition structure |
US20100225410A1 (en) * | 2009-03-09 | 2010-09-09 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Waveguide to microstrip transition |
RU93588U1 (en) * | 2009-12-09 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | WAVE-MICRO-STRIP TRANSITION |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600506C1 (en) * | 2015-10-02 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Радио Гигабит" | Waveguide-microstrip junction |
WO2017058060A1 (en) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | Алексей Андреевич АРТЕМЕНКО | Waveguide-to-microstrip transition |
US10693209B2 (en) | 2015-10-02 | 2020-06-23 | Limited Liability Company “Radio Gigabit” | Waveguide-to-microstrip transition with through holes formed through a waveguide channel area in a dielectric board |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Double Microstrip-Slot Transitions for Broadband ${\pm} 90^{\circ} $ Microstrip Phase Shifters | |
Kazemi et al. | Development of an ultra wide band GCPW to SIW transition | |
Sellal et al. | Design and implementation of a substrate integrated waveguide phase shifter | |
Xu et al. | Switchable substrate integrated waveguide | |
Sarhadi et al. | Wideband substrate integrated waveguide power splitter with high isolation | |
Parment et al. | Air-filled SIW transmission line and phase shifter for high-performance and low-cost U-Band integrated circuits and systems | |
Caballero et al. | A novel transition from microstrip to a substrate integrated waveguide with higher characteristic impedance | |
Chen et al. | Substrate integrated waveguide with corrugated wall | |
Franc et al. | Compact high-Q, low-loss mmW transmission lines and power splitters in RF CMOS technology | |
Senior et al. | A surface micromachined broadband millimeter-wave filter using quarter-mode substrate integrated waveguide loaded with complementary split ring resonator | |
Mansouree et al. | Planar magic-tee using substrate integrated waveguide based on mode-conversion technique | |
Keltouma et al. | Design and characterization of tapered transition and inductive window filter based on Substrate Integrated Waveguide technology (SIW) | |
Jiang et al. | A broadband waveguide to substrate integrated coaxial line (SICL) transition for W-band applications | |
RU2486640C1 (en) | Waveguide-microstrip junction with below-cutoff load | |
Ali et al. | Wideband two-layer SIW coupler: design and experiment | |
Ali et al. | Compact wideband double-layer half-mode substrate integrated waveguide 90 coupler | |
El Gibari et al. | A comparative study between via-hole and via-free grounded coplanar waveguide to microstrip transitions on thin polymer substrate | |
Zhang et al. | Broadband transition between double-sided parallel-strip line and coplanar waveguide | |
Acri et al. | BenzoCycloButene-based in-package substrate integrated waveguides for sub-THz applications | |
Hammou et al. | V-band microstrip to standard rectangular waveguide transition using a substrate integrated waveguide (SIW) | |
Djerafi et al. | Antipodal fin-line waveguide to substrate integrated waveguide transition | |
Zhang et al. | E-band “T” shape transitions between substrate integrated waveguide and standard waveguide | |
Nguyen et al. | Half-mode slab air-filled substrate integrated waveguide (SAFSIW) | |
Stec et al. | Quadrature hybrid coupler with two broadside coupled microstrip-slot lines | |
Kim et al. | 60GHz substrate integrated waveguide balun |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180111 |