一種波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其包括：一矩形的波導(dǎo)；一介質(zhì)基片，其包括一第一矩形基片以及一自該第一矩形基片向前垂直延伸進(jìn)入波導(dǎo)內(nèi)的第二矩形基片；一自第二矩形基片的最前端向后延伸設(shè)置在介質(zhì)基片一面的金屬導(dǎo)帶，其包括從前至后依次連接的一探針段、一高阻線段、一微帶過渡段以及一微帶線段；以及一設(shè)置在介質(zhì)基片另一面的接地金屬層；其中，探針段的長度為0.485±0.005mm，寬度為0.322±0.005mm；高阻線段的長度為0.012±0.005mm，寬度為0.298±0.005mm；微帶過渡段的長度為2.722±0.005mm，寬度為0.298±0.005mm。本實用新型的轉(zhuǎn)換器低損耗、寬頻帶。
【專利說明】—種波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及微波、毫米波電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微波、毫米波技術(shù)在無線通訊和雷太空系統(tǒng)中應(yīng)用的不斷增多，低成本、高可靠性的毫米波單片集成電路(MMIC)的使用也日趨廣泛。在使用MMIC芯片的毫米波接收系統(tǒng)中，通常需要實現(xiàn)寬帶矩形波導(dǎo)接口向微帶接口的過渡。目前，常用的過渡方式主要有三種:階梯脊波導(dǎo)過渡、對脊鰭線過渡、耦合探針過渡。其中，階梯脊波導(dǎo)過渡加工復(fù)雜；對脊鰭線過渡要產(chǎn)生一系列的諧振模工，如果某一諧振頻率正好落在其相連器件的工作帶寬，就可能使其對器件產(chǎn)生耦合，影響性能；而耦合探針過渡結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、裝卸容易，使用最為廣泛，但是，現(xiàn)有技術(shù)的耦合探針過渡的插入損耗、回波損耗以及頻帶還有待進(jìn)一步地優(yōu)化。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于對現(xiàn)有耦合探針過渡作進(jìn)一步地改進(jìn)，以提供一種低損耗、寬頻帶的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其包括:
[0006]一矩形的波導(dǎo)；
[0007]—介質(zhì)基片，其包括一第一矩形基片以及一自該第一矩形基片向前垂直延伸進(jìn)入所述波導(dǎo)內(nèi)的第二矩形基片；
[0008]一自所述第二矩形基片的最前端向后延伸設(shè)置在所述介質(zhì)基片的一面的金屬導(dǎo)帶，其包括從前至后依次連接的一探針段、一高阻線段、一微帶過渡段以及一微帶線段；以及
[0009]一設(shè)置在所述介質(zhì)基片另一面的接地金屬層；
[0010]其中，所述第二矩形基片的長度為3.514±0.005mm,寬度為2.03±0.005mm ；
[0011]所述探針段的長度為0.485±0.005mm，寬度為0.322±0.005mm ；
[0012]所述高阻線段的長度為0.012±0.005mm,寬度為0.298±0.005mm ；
[0013]所述微帶過渡段的長度為2.722±0.005mm,寬度為0.298±0.005mm。
[0014]進(jìn)一步地，所述介質(zhì)基片的厚度為0.254±0.005mm。
[0015]進(jìn)一步地，所述微帶線段的寬度為0.784±0.005mm。
[0016]前述一種導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，所述波導(dǎo)的底面為波導(dǎo)短路面，所述介質(zhì)基片與所述波導(dǎo)短路面相距2.396 ±0.005mm。
[0017]優(yōu)選地，所述第二矩形基片伸入所述波導(dǎo)內(nèi)的長度為1.97±0.005mm。
[0018]進(jìn)一步地，所述波導(dǎo)的寬邊為7.112±0.005_，窄邊為3.556±0.005_。
[0019]綜上所述，當(dāng)從波導(dǎo)轉(zhuǎn)換至微帶線時，探針即是相當(dāng)于一個接收小天線，將波導(dǎo)中的能量接收至微帶線上，實現(xiàn)將波導(dǎo)的TElO工作模式轉(zhuǎn)換為微帶線的準(zhǔn)TEM工作模式，本實用新型通過對探針等關(guān)鍵尺寸的優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了低損耗、寬頻帶等特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器的俯視圖；
[0021]圖2為波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器的側(cè)視圖；
[0022]圖3為波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于Ka波段中的Sll、S12的仿真測試圖；
[0023]圖4為波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于Ka波段中的反射系數(shù)的仿真測試圖；
[0024]圖5為背靠背波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于Ka波段中的Sll、S12的仿真測試圖；
[0025]圖6為背靠背波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于Ka波段中的S11、S12的實際測試圖；
[0026]圖7為圖5和6中的S12的對比圖；
[0027]圖8為圖5和6中的Sll的對比圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合具體實施例、并參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]如圖1-2所示，本實用新型的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器包括:一矩形的波導(dǎo)1、一介質(zhì)基片
2、一設(shè)置在該介質(zhì)基片2—面的金屬導(dǎo)帶3、以及一設(shè)置在該介質(zhì)基片2另一面的接地金屬層4。其中，該矩形波導(dǎo)I為BJ-320(WR28)標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)；該介質(zhì)基片2為Rogers-Duriod5880，其介電常數(shù)為2.2,厚度為0.254mm,并由一第一矩形基片21以及一自該第一矩形基片21向前垂直延伸進(jìn)入波導(dǎo)I內(nèi)的第二矩形基片22構(gòu)成；該金屬導(dǎo)帶3自第二矩形基片22的最前端的中間位置向后延伸設(shè)置，并包括同軸地前后依次連接的一探針段(未示出)、一高阻線段(未示出)、一微帶過渡段(未示出)以及一微帶線段(未示出)。
[0030]在工作過程中，當(dāng)能量從波導(dǎo)I轉(zhuǎn)換至微帶線時，探針即相當(dāng)于一個接收小天線，以將波導(dǎo)I中的能量接收至微帶線上。
[0031]本實施例的關(guān)鍵尺寸設(shè)計如圖所示，矩形波導(dǎo)I的寬邊A為7.112mm,窄邊B為
3.556_，在其寬邊的中心位置設(shè)有一矩形開口(未示出)以供第二矩形基片22伸入；該矩形開口的寬度略大于第二矩形基片22的寬度，其高度Hn為0.5mm ;第二矩形基片22的長度Ln為3.514mm,寬度Wn為2.03mm,厚度為0.254mm,伸入波導(dǎo)I內(nèi)的長度Lp為1.97mm ;探針段的長度La為0.485mm,寬度Wa為0.322mm ;高阻線段的長度Lb為0.012mm,寬度Wb為
0.298mm ;微帶過渡段的長度Lc為2.722mm,寬度Wc為0.298mm ;微帶線段為50歐微帶線，其長度大于四分之一波長，寬度Ws為0.784mm。此外，波導(dǎo)I的底面為波導(dǎo)短路面，介質(zhì)基片2與波導(dǎo)短路面的距離Hp為2.396mm。特別地，本實施例中涉及的所有尺寸的誤差范圍均為 ±0.005mm。
[0032]具有上述優(yōu)化尺寸的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器的測試結(jié)果如圖3和4所示，由圖可知，在Ka波段(26GHz-40GHz)的全帶寬范圍內(nèi)，本實用新型獲得了良好的輸入輸出反射性能，且損耗小。
[0033]為便于實際測試，將一對波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器背靠背對接，以形成背靠背共面波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其中微帶線全長為20.3_。針對該背靠背共面波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其Sll (反射系數(shù))和S12 (傳輸系數(shù))的仿真測試結(jié)果如圖5所示，實際測試結(jié)果如圖6所示。其中，對于單個波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其性能指標(biāo)即為圖5和6中示出的測試指標(biāo)的一半。從測試結(jié)果可以看出，本實用新型獲得了損耗小、寬頻帶的特性。
[0034]此外，在圖7和8中分別將S12和Sll的仿真測試結(jié)果與實際測試結(jié)果進(jìn)行了對t匕。由圖可知，實測與仿真結(jié)果變化趨勢完全一致，尤其是33GHz左右的諧振點在仿真中也同樣存在，只是在實際測量中程度更大，這是因為背靠背結(jié)構(gòu)設(shè)計中腔體的空間大小導(dǎo)致的，而在單個轉(zhuǎn)換器中將不存在。
[0035]從整體上看，Sll的實測結(jié)果比仿真結(jié)果性能明顯要惡化4-5dB，S12則惡化0.2dB左右，這主要是以下幾方面導(dǎo)致的:首先，測試件加工精度以及介質(zhì)基片的加工精度不夠，目前這兩者的加工精度均為20微米，這與仿真精度I微米的尺寸精度差別是很大的。此外，電路板及測試件組裝時的尺寸誤差也會惡化測試性能。
[0036]以上所述的，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用以限定本實用新型的范圍，本實用新型的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本實用新型申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本實用新型專利的權(quán)利要求保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器包括: 一矩形的波導(dǎo)； 一介質(zhì)基片，其包括一第一矩形基片以及一自該第一矩形基片向前垂直延伸進(jìn)入所述波導(dǎo)內(nèi)的第二矩形基片； 一自所述第二矩形基片的最前端向后延伸設(shè)置在所述介質(zhì)基片的一面的金屬導(dǎo)帶，其包括從前至后依次連接的一探針段、一高阻線段、一微帶過渡段以及一微帶線段；以及 一設(shè)置在所述介質(zhì)基片另一面的接地金屬層； 其中，所述第二矩形基片的長度為3.514±0.005mm,寬度為2.03±0.005mm ； 所述探針段的長度為0.485±0.005mm,寬度為0.322±0.005mm ； 所述高阻線段的長度為0.012±0.005mm,寬度為0.298±0.005mm ； 所述微帶過渡段的長度為2.722±0.005mm,寬度為0.298±0.005mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述介質(zhì)基片的厚度為.0.254±0.005mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述微帶線段的寬度為0.784±0.005mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述波導(dǎo)的底面為波導(dǎo)短路面，所述介質(zhì)基片與所述波導(dǎo)短路面相距2.396±0.005mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二矩形基片伸入所述波導(dǎo)內(nèi)的長度為1.97±0.005mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述波導(dǎo)的寬邊為.7.112±0.005mm,窄邊為 3.556±0.005mm。
【文檔編號】H01P5/08GK203660030SQ201320718515
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】王錦清, 郝龍飛, 劉慶會, 趙融冰, 江永琛 申請人:中國科學(xué)院上海天文臺