發(fā)明屬電路
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是利用波導(dǎo)和微帶電路實現(xiàn)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換節(jié)，實現(xiàn)Ka波段寬頻帶端輸入的微帶波導(dǎo)轉(zhuǎn)換功能。
背景技術(shù)：
：而隨著固態(tài)技術(shù)和MMIC技術(shù)的不斷發(fā)展，毫米波頻段的變頻、放大、選通等功能電路均采用平面電路形式，而各模塊間的傳輸采用微帶結(jié)構(gòu)，會因損耗偏大而難以忍受，所以微帶波導(dǎo)轉(zhuǎn)換電路成為不可或缺的單元。雖然大多數(shù)毫米波系統(tǒng)或模塊的中轉(zhuǎn)換節(jié)都使用的是90°E面探針形式的轉(zhuǎn)換節(jié)，但仍有許多部分受特殊限制需要使用端饋形式。常用的端饋結(jié)構(gòu)，大多使用阻抗階梯過渡的脊波導(dǎo)、對稱弧線過渡的鰭線、準yagi引向天線探針或是波導(dǎo)漸變過渡轉(zhuǎn)換形式，但這些從微帶直接轉(zhuǎn)換為波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)要么是微帶懸空段要么是波導(dǎo)過渡段長，最終導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)換部分尺寸過長，要么就是微帶電路需要正反面圖形印刷。而隨著科技的迅速發(fā)展，電路的小型化和簡單化需求的不斷推動，這都使單面電路印刷，易定位裝配、尺寸更加小巧的端饋式寬帶轉(zhuǎn)換節(jié)成為許多毫米波系統(tǒng)的研制需求。技術(shù)實現(xiàn)要素：要解決的技術(shù)問題本發(fā)明主要是針對現(xiàn)有Ka波段端饋波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換電路中尺寸過長、印刷電路復(fù)雜、裝配精度要求高等缺陷，設(shè)計出了一種懸空段短、單面印刷、總尺寸小、易于裝配的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。其工作帶寬覆蓋30～43GHz，在此頻段內(nèi)，其端口駐波好，插入損耗低，而且裝配一致性好，無需調(diào)試，嵌入式結(jié)構(gòu)也具有一定的抗振性。技術(shù)方案一種小尺寸Ka波段寬帶端饋波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，包括微帶介質(zhì)板和波導(dǎo)，其特征在于將微帶介質(zhì)板插入波導(dǎo)中，所述的微帶介質(zhì)板由3段組成：第一段為與器件或平面電路連接的阻抗為50Ω的微帶傳輸線；第二段為高阻線，即四分之一波長阻抗變換線，沿波導(dǎo)中心線直線進入波導(dǎo)腔中，為了適應(yīng)阻抗線的變化高阻線兩側(cè)的微帶板和金屬腔需同時縮窄，第一段和第二段位于金屬腔內(nèi)，且金屬腔與波導(dǎo)連接為一體；第三段為伸入波導(dǎo)腔內(nèi)部分，進入波導(dǎo)腔中的微帶高阻線向一側(cè)偏轉(zhuǎn)后饋入印制的金屬準三角型圖形的頂端，所述的金屬準三角形靠近波導(dǎo)短路端面的一側(cè)的金屬邊為圓弧結(jié)構(gòu)，靠近波導(dǎo)傳輸端的一側(cè)的金屬邊為直線結(jié)構(gòu)，其頂點對面的金屬邊嵌入波導(dǎo)寬邊金屬壁中，通過導(dǎo)電膠粘接在一起，微帶金屬層處于波導(dǎo)寬邊的中心線上；在伸出波導(dǎo)腔外的邊沿處設(shè)有金屬孔用來調(diào)整邊沿處的短路面。所述的金屬孔為4-8個。所述的波導(dǎo)為BJ100。所述的微帶介質(zhì)板的板材為Roger5880。所述的金屬腔和波導(dǎo)的材料為鋁，表面采用導(dǎo)電氧化處理。有益效果本發(fā)明提出的一種小尺寸Ka波段寬帶端饋波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，有益效果如下：[1]本設(shè)計中采用了微帶板直接插入波導(dǎo)腔，利用阻抗變換線和準三角形微帶印制線，實現(xiàn)磁、電雙耦合形式并存的轉(zhuǎn)換，使其在30～43GHz頻率范圍內(nèi)，具有良好阻抗匹配，低的插入損耗和端口駐波。[2]本設(shè)計中高阻線部分微帶板和空氣腔做窄化處理，不僅改善了微帶進入波導(dǎo)段的阻抗變換的不連續(xù)性，而且對轉(zhuǎn)換段工作帶寬的擴寬起了一定的作用；再者其板材的尺寸變化也起到了裝配定位的作用，提高了其裝配的一致性，降低了裝配難度。[3]本設(shè)計中準三角形的短路邊，嵌入了金屬波導(dǎo)壁內(nèi)，通過導(dǎo)電膠粘接處理。這種結(jié)構(gòu)不僅能夠在裝配中起到介質(zhì)板定位的作用，提高裝配一致性，降低裝配難度；而且嵌入式結(jié)構(gòu)也起到了保證介質(zhì)板的穩(wěn)定的作用，使其能夠在一定的振動情況下不會翹曲變形。附圖說明圖1波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換頂視圖圖2波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換側(cè)視圖圖3波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換三維透視圖圖4波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換測試結(jié)果圖具體實施方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：本發(fā)明小尺寸Ka波段寬帶端饋波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，是通過微帶探針從矩形波導(dǎo)端面插入，經(jīng)過四分之一波長阻抗變換線進行匹配過渡，并通過縮窄的空氣腔轉(zhuǎn)通口，連接至一個帶有圓弧邊的準三角型微帶輻射探針，三角形輻射片只加工于介質(zhì)板的單面并通過接地孔連接于波導(dǎo)壁。這種單面刻蝕圖形的轉(zhuǎn)換節(jié)與一般的鰭線不同，它是一個磁耦合與電耦合的混合體，圓弧邊類似于電流環(huán)，在波導(dǎo)腔中產(chǎn)生磁耦合，而斜邊式的三角型又類似于電耦合形式的脊波導(dǎo)，因此這種混合式的場轉(zhuǎn)換，不僅使得本探針工作帶寬寬，插入損耗低，而且由于其嵌入式結(jié)構(gòu)因而具有不錯的抗振性能，適用于各類設(shè)備與系統(tǒng)。本波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換結(jié)合了半圓弧電流環(huán)和漸變脊波導(dǎo)兩種場耦合形式，設(shè)計出一個準三角形微帶過渡段的Ka波段微帶波導(dǎo)轉(zhuǎn)換，過渡段中磁耦合與電耦合混合存在，這種雙耦合形式保證了其能夠比其它結(jié)構(gòu)小一半尺寸，只有最高工作頻率波長的80％，并且工作頻段覆蓋30～43GHz。此結(jié)構(gòu)中，與器件或平面電路連接的微帶傳輸線其阻抗為50Ω，經(jīng)過一段長度后轉(zhuǎn)入阻抗變換段，變換為高阻線，即四分之一波長阻抗變換線，沿波導(dǎo)中心線直線進入波導(dǎo)腔中；高阻線兩側(cè)的微帶板和空氣腔需同時縮窄，適應(yīng)阻抗線的變化；進入波導(dǎo)腔中的微帶高阻線向一側(cè)偏轉(zhuǎn)后饋入印制的金屬準三角型圖形的頂端；其頂點對面的金屬邊嵌入波導(dǎo)寬邊金屬壁中，通過導(dǎo)電膠粘接在一起，微帶金屬層處于波導(dǎo)寬邊的中心線上，邊沿處的金屬孔用來調(diào)整邊沿處的短路面；金屬準三角形靠近波導(dǎo)短路端面的一側(cè)的金屬邊為圓弧結(jié)構(gòu)，饋入信號產(chǎn)生的表面電流沿金屬邊流動，產(chǎn)生環(huán)繞三角的磁場，實現(xiàn)了磁耦合轉(zhuǎn)換；金屬準三角形中靠近波導(dǎo)傳輸端的金屬邊為直線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)類似于高度線性變化的脊波導(dǎo)，電耦合變化為其主導(dǎo)形式。這種磁、電雙耦合形式不僅縮短了轉(zhuǎn)接段的長度，也擴寬的其工作帶寬。圖1給出了轉(zhuǎn)換部分的頂視圖和側(cè)視圖。圖中淺灰色部分為微帶介質(zhì)板，板材為Roger5880，深灰色部分為刻蝕的金屬線，金屬層厚度為t，板材厚度為h3；灰色圖形為印制板上刻蝕的微帶傳輸線，寬的傳輸線為50Ω阻抗線，寬度w0，其長度可依照設(shè)計要求調(diào)整；窄的傳輸線為高阻抗線，寬度w1，其長度為l4；介質(zhì)板左側(cè)的50歐姆線區(qū)域板材寬度為w3，高阻抗線部分的寬度縮窄為w4，其長度為l5；左側(cè)的粘接殼體的介質(zhì)板上方空氣腔高度均為h4。右側(cè)加寬加高的部分為波導(dǎo)腔，波導(dǎo)為BJ100，其寬度與高度分別為a和b。含有高阻抗線和準三角形的介質(zhì)板懸空插入右側(cè)波導(dǎo)腔，并嵌入下側(cè)金屬壁。高阻抗線進入波導(dǎo)腔中，向上側(cè)直線彎曲，百到距左側(cè)短路端面l1，距頂面h1的位置；準三角形的左側(cè)為圓弧結(jié)構(gòu)，其尺寸為r3，嵌入墻壁中的尺寸為h2，6個金屬化孔的半徑同為r2；波導(dǎo)腔體的長度可根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整。表1合成器尺寸參數(shù)列表(單位：mm)abr1r2r3l1l2l3l4l57.1123.5560.40.21.5060.30.23.51.10.6tw0w1w2w3w4h1h2h3h40.031.580.30.32.81.40.9880.60.2542.5圖2給出了一個Ka波段波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換的三維模型腔體圖，深灰色的為刻蝕的金屬印制線和圖形，淺灰色為介質(zhì)板，其余的空白部分為空氣腔和波導(dǎo)內(nèi)腔。微帶偏左，波導(dǎo)偏右。圖3為背對背模塊實測結(jié)果，轉(zhuǎn)換模塊的材料為硬鋁，表面采用導(dǎo)電氧化處理，介質(zhì)板通過導(dǎo)電膠粘接的殼體與側(cè)壁上，其在30GHz～43GHz全帶寬內(nèi)，插入損耗小于0.8dB，端口回波損耗小于-8.5dB，30GHz為其最差點，頻率增高后，均小于-14.3dB。從測試結(jié)果可以看出，單邊的絕對插入損耗小于0.4dB，31GHz以上更優(yōu)。當前第1頁1 2 3