RU93588U1

RU93588U1 - WAVE-MICRO-STRIP TRANSITION

Info

Publication number: RU93588U1
Application number: RU2009145781/22U
Authority: RU
Inventors: Максим Сергеевич Рыбин; Владимир Александрович Митин; Наталья Александровна Винярская
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2010-04-27

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике. Волноводно-микрополосковый переход содержит волновод с поперечной пластиной в торце, к которому примыкает микрополосковая линия, ориентированная соосно волноводу. Для упрощения конструкции и улучшении характеристик согласования в широком диапазоне частот волновод выполнен с понижением сечения до высоты микрополосковой линии, а поперечная пластина полностью перекрывает торец волновода и имеет окно, к которому примыкает микрополосковая линия. Полоска микрополосковой линии имеет контакт с верхней стенкой окна в поперечной пластине, а металлический экран основания микрополосковой линии имеет контакт с нижней стенкой окна в поперечной пластине. При этом размеры окна выбираются из условия обеспечения наиболее полной передачи энергии из волновода в микрополосковую линию. The proposed technical solution relates to the radio industry and can be used in waveguide, antenna and microwave measurement technology. The waveguide-microstrip junction contains a waveguide with a transverse plate at the end, adjacent to the microstrip line, oriented coaxially with the waveguide. To simplify the design and improve the matching characteristics in a wide frequency range, the waveguide is made with lowering the cross section to the height of the microstrip line, and the transverse plate completely covers the end of the waveguide and has a window adjacent to the microstrip line. The strip of the microstrip line has contact with the upper wall of the window in the transverse plate, and the metal screen of the base of the microstrip line has contact with the lower wall of the window in the transverse plate. In this case, the window sizes are selected from the condition of ensuring the most complete energy transfer from the waveguide to the microstrip line.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.The proposed technical solution relates to the radio industry and can be used in waveguide, antenna and microwave measurement technology.

Известен "Волноводно-микрополосковый переход", авт. свидетельство SU №1739411 А1 Н01Р 5/107 от 28.12.1989 г, авт. Е.П.Крутов и В.М.Данилова, содержащий отрезок прямоугольного волновода, закороченный торцовой стенкой, и диэлектрическую подложку, размещенную со стороны широкой стенки, на одной стороне которой, обращенной к полости отрезка прямоугольного волновода, нанесено заземляющее основание, в котором выполнена полуволновая щель, расположенная перпендикулярно и симметрично относительно его продольной оси, а на противоположной стороне размещен полосковый проводник, перекрывающий полуволновую щель в ее средней части. В отрезке прямоугольного волновода против полуволновой щели размещен металлический вкладыш, а заземляющее основание является широкой стенкой отрезка волновода, при этом кромка полуволновой щели совмещена с плоскостью торцовой стенки.The famous "waveguide-microstrip transition", ed. Certificate SU No. 1739411 A1 Н01Р 5/107 dated 12/28/1989, author. E.P. Krutov and V.M.Danilova containing a segment of a rectangular waveguide shorted by an end wall and a dielectric substrate placed on the side of a wide wall, on one side of which, facing the cavity of a segment of a rectangular waveguide, a grounding base is applied, in which a half-wave gap located perpendicularly and symmetrically with respect to its longitudinal axis, and on the opposite side there is a strip conductor overlapping the half-wave gap in its middle part. A metal insert is placed in the segment of the rectangular waveguide against the half-wave gap, and the grounding base is the wide wall of the waveguide segment, while the edge of the half-wave gap is aligned with the plane of the end wall.

Известен "Волноводно-микрополосковый переход", авт. свидетельство SU №1739945 А1 Н01Р 5/107 от 11.12.1989 г, авт. Д.Д.Ганзий, М.Р.Мадарисов, Г.В.Петров, А.П.Скобелкин, А.И.Толстой и А.В.Храмов, содержащий отрезок прямоугольного волновода, закороченный торцовой стенкой и на внешней стороне одной широкой стенки которого размещена диэлектрическая подложка, на которой параллельно оси отрезка прямоугольного волновода расположен проводник микрополосковой линии, связанный с ним через щель, выполненную в одной широкой стенке. Щель ориентирована вдоль одной широкой стенки и в ней расположен введенный четвертьволновый проводник, замкнутый одним концом в торцовую кромку щели, ближайшую к торцовой стенке, а к другому его концу подключен торцом введенный металлический штырь. Волновое сопротивление отрезка линии, образованного проводником микрополосковой линии и четвертьволновым полосковым проводником, больше волнового сопротивления отрезка микрополосковой линии и меньше волнового сопротивления отрезка прямоугольного волновода.The famous "waveguide-microstrip transition", ed. Certificate SU No. 1739945 A1 Н01Р 5/107 dated 12/12/1989, author. D.D. Ganziy, M.R. Madarisov, G.V. Petrov, A.P. Skobelkin, A.I. Tolstoy and A.V. Khramov, containing a segment of a rectangular waveguide shorted by an end wall and on the outside there is one wide the wall of which there is a dielectric substrate on which a microstrip conductor is connected parallel to the axis of a segment of a rectangular waveguide, connected to it through a slot made in one wide wall. The slot is oriented along one wide wall and it contains the introduced quarter-wave conductor, closed at one end to the end edge of the slot closest to the end wall, and an inserted metal pin is connected to its other end. The wave resistance of the line segment formed by the microstrip line conductor and the quarter-wave strip conductor is greater than the wave resistance of the microstrip line segment and less than the wave resistance of the segment of the rectangular waveguide.

Основными недостатками этих технических решений являются: плохие характеристики согласования в широком диапазоне частот, сложная конструкция, значительное смещение плоскости распространения СВЧ-сигнала.The main disadvantages of these technical solutions are: poor matching characteristics in a wide frequency range, complex design, significant shift of the microwave propagation plane.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является "Волноводно-микрополосковый переход", М.С.Жук, Ю.Б.Молочков "Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств" изд. "Энергия", М. 1973 г. (стр.414, рис.9-38б), состоящий из волновода с поперечной пластиной в торце, к которому примыкает микрополосковая линия, ориентированная соосно волноводу, содержащий выступ (гребень) имеющий ширину, равную ширине полоски линии. Переход имеет КСВ 1,3 в полосе частот Δf~15,5%.The closest in technical essence to the proposed device is the "Waveguide-microstrip junction", M.S. Zhuk, Yu.B. Molochkov "Design of lens, scanning, wide-range antennas and feeder devices" ed. "Energy", M. 1973 (p. 414, Fig. 9-38b), consisting of a waveguide with a transverse plate at the end, adjacent to a microstrip line oriented coaxially to the waveguide, containing a protrusion (ridge) having a width equal to the width stripes lines. The transition has an SWR of 1.3 in the frequency band Δf ~ 15.5%.

Основными недостатками указанного технического решения являются плохие характеристики согласования в широком диапазоне частот.The main disadvantages of this technical solution are poor matching characteristics in a wide frequency range.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что устройство содержит волновод с поперечной пластиной в торце, к которому примыкает микрополосковая линия, ориентированная соосно волноводу. Новыми признаками предлагаемого волноводно-микрополоскового перехода является то, что волновод выполнен с понижением сечения до высоты микрополосковой линии, а поперечная пластина полностью перекрывает торец волновода и имеет окно, к которому примыкает микрополосковая линия. Причем полоска микрополосковой линии имеет контакт с верхней стенкой окна в поперечной пластине, а металлический экран основания микрополосковой линии имеет контакт с нижней стенкой окна в поперечной пластине. При этом размеры окна выбираются из условия обеспечения наиболее полной передачи энергии из волновода в микрополосковую линию.The essence of the proposed utility model is that the device contains a waveguide with a transverse plate at the end, which is adjacent to the microstrip line, oriented coaxially with the waveguide. New features of the proposed waveguide-microstrip transition is that the waveguide is made with lowering the cross section to the height of the microstrip line, and the transverse plate completely covers the end of the waveguide and has a window adjacent to the microstrip line. Moreover, the strip of the microstrip line has contact with the upper wall of the window in the transverse plate, and the metal screen of the base of the microstrip line has contact with the lower wall of the window in the transverse plate. In this case, the window dimensions are selected from the condition of ensuring the most complete energy transfer from the waveguide to the microstrip line.

Технический результат предлагаемого решения заключается в упрощении конструкции и улучшении характеристик согласования в широком диапазон частот.The technical result of the proposed solution is to simplify the design and improve the matching characteristics in a wide frequency range.

На фиг.1 приведено схематическое изображение волноводно-микрополоскового перехода.Figure 1 shows a schematic representation of a waveguide microstrip transition.

На фиг.2 приведен вид (сечения) по стрелке А.Figure 2 shows the view (section) along arrow A.

На фиг.3 приведен график зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты для различных реализации волноводно-микрополоскового перехода, размеры которого представлены в таблице 1.Figure 3 shows a graph of the dependence of the standing wave coefficient (SWR) on the frequency for various implementations of the waveguide microstrip transition, the dimensions of which are presented in table 1.

Волноводно-микрополосковый переход состоит из прямоугольного волновода 1 с поперечной пластиной в торце 2, к которому примыкает микрополосковая линия 3, ориентированная соосно волноводу, волновод выполнен с понижением сечения до высоты микрополосковой линии, а поперечная пластина 2 полностью перекрывает торец волновода и имеет окно 4, к которому примыкает микрополосковая линия, причем полоска микрополосковой линии 5 имеет контакт с верхней стенкой окна в поперечной пластине, а металлический экран основания микрополосковой линии 6 имеет контакт с нижней стенкой окна в поперечной пластине.The waveguide-microstrip transition consists of a rectangular waveguide 1 with a transverse plate at the end 2, adjacent to the microstrip line 3, oriented coaxially to the waveguide, the waveguide is made with a decrease in cross section to the height of the microstrip line, and the transverse plate 2 completely covers the end of the waveguide and has a window 4, which is adjacent to the microstrip line, and the strip of the microstrip line 5 is in contact with the upper wall of the window in the transverse plate, and the metal screen of the base of the microstrip line 6 has ontact with the bottom wall of the transverse plate in the window.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем: СВЧ-сигнал, поступивший в прямоугольный волновод 1 проходит в окно 4 преобразуясь из волны Н₁₀, в волноводе, в Т-волну, распространяющеуся по микрополосковой линии 3. Согласование предлагаемого перехода по КСВ обеспечено за счет частичного переотражения СВЧ-сигнала от неоднородностей (в виде занижения волновода плавного или ступенчатого) волноводной части перехода и частичного КЗ в области стыковки, которое зависит от размеров окна 4.The principle of operation of the proposed device is as follows: the microwave signal received in a rectangular waveguide 1 passes through a window 4, converted from wave H ₁₀ , in a waveguide, into a T-wave propagating along a microstrip line 3. Coordination of the proposed transition via SWR is ensured by partial re-reflection of the microwave signal from inhomogeneities (in the form of an understatement of the smooth or stepped waveguide) of the waveguide part of the transition and a partial fault in the docking region, which depends on the size of the window 4.

Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания экспериментальные образцы волноводно-микрополоскового перехода различных сечений волновода и различных микрополосковых линий для различных частот. Испытания подтвердили реализацию заявленного технического эффекта.The results of the practical implementation of the proposed technical solution are not in doubt. Experimental samples of the waveguide-microstrip junction of various sections of the waveguide and various microstrip lines for various frequencies were fabricated and tested. Tests confirmed the implementation of the claimed technical effect.

Claims

A waveguide-microstrip transition, consisting of a waveguide with a transverse plate at the end, adjacent to a microstrip line oriented coaxially to the waveguide, characterized in that the waveguide is made to lower the cross section to the height of the microstrip line, and the transverse plate completely covers the end of the waveguide and has a window, which is adjacent to the microstrip line, and the strip of the microstrip line has contact with the upper wall of the window in the transverse plate, and the metal screen of the base of the microstrip line has contact with the bottom wall of the window in the transverse plate, while the window dimensions are selected from the condition of ensuring the most complete transfer of energy from the waveguide to the microstrip line.