一種波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種將特制波導(dǎo)與表面刻蝕多折罐線縫隙的基片集成波導(dǎo)進(jìn)行連通 后形成的波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換裝置，屬于微波毫米波器件技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在微波無(wú)線通信系統(tǒng)中，微波電路一直是十分重要的基礎(chǔ)硬件，因而受到人們的 很大重視。19世紀(jì)末，電磁場(chǎng)與電磁波理論的發(fā)展，催生了微波電路的基本概念，而導(dǎo)波結(jié) 構(gòu)是微波電路的基礎(chǔ)，關(guān)系著微波系統(tǒng)的整體性能。導(dǎo)波結(jié)構(gòu)發(fā)展至21世紀(jì)初，研究工作 者提出了低損耗、易集成、小型化的基片集成波導(dǎo)，標(biāo)志著導(dǎo)波結(jié)構(gòu)發(fā)展至新的階段。
[0003] 微波電路通常分為多種不同功能的模塊。為了區(qū)分電路功能，W及方便移植與測(cè) 試的需要，微波電路各模塊通常需要單獨(dú)設(shè)計(jì)和測(cè)試，而包含基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微波電 路通常需要使用接頭進(jìn)行連接測(cè)試。
[0004] 在50GHzW下頻段，人們通常用同軸接頭進(jìn)行測(cè)試。但是，對(duì)于50GHzW上的頻 段，同軸接頭特別昂貴，并且在如此高的頻段同軸接頭及同軸電纜特別容易受到干擾，性能 惡化非常嚴(yán)重，因此，人們通常使用傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)進(jìn)行連接和測(cè)試。目前的基片集成波導(dǎo) 到波導(dǎo)的轉(zhuǎn)接技術(shù)損耗過(guò)大，工作帶寬較窄，而且加工難度很大，該大大限制了基片集成波 導(dǎo)電路的發(fā)展，對(duì)基片集成波導(dǎo)電路的設(shè)計(jì)和測(cè)試帶來(lái)很大阻礙。因此，寬帶、高性能、易加 工的波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換裝置具有非常重要的研究意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的；為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種適用于微波毫米波 器件技術(shù)領(lǐng)域的波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置具有易加工、低成本、低反射 系數(shù)、低損耗和寬頻帶工作等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換 裝置，包括特制波導(dǎo)（1)和基片集成波導(dǎo)（7);所述基片集成波導(dǎo)（7)包括由上到下依次設(shè) 置的頂層金屬層巧）、介質(zhì)基片巧）、底層金屬層（10)，且所述基片集成波導(dǎo)（7)上設(shè)置有貫 穿頂層金屬層巧）、介質(zhì)基片巧）、底層金屬層（10)的兩排金屬化通孔（11);同時(shí)所述頂層 金屬層（8)上刻蝕有一對(duì)第一多折罐線縫隙（12)，該一對(duì)第一多折罐線縫隙（12)設(shè)置于 頂層金屬層（8)橫向的兩端，且位于兩排金屬化通孔（11)之間，同時(shí)關(guān)于頂層金屬層巧） 的縱向中屯、線對(duì)稱(chēng)；而所述底層金屬層（10)刻蝕有一對(duì)第二多折罐線縫隙（13)，該一對(duì)第 二多折罐線縫隙（13)設(shè)置于底層金屬層（10)橫向的兩端，且位于兩排金屬化通孔（11)之 間，同時(shí)關(guān)于底層金屬層（10)的縱向中屯、線對(duì)稱(chēng)；所述特制波導(dǎo)（1)包括上金屬塊（2)和 下金屬塊（3)，且上金屬塊（2)和下金屬塊（3)相對(duì)設(shè)置；所述上金屬塊（2)開(kāi)設(shè)有與第 一多折罐線縫隙（12)相匹配對(duì)齊的第一波導(dǎo)槽（4)，同時(shí)所述下金屬塊（3)開(kāi)設(shè)有與第二 多折罐線縫隙（13)相匹配對(duì)齊的第二波導(dǎo)槽巧），且下金屬塊（3)開(kāi)設(shè)有與基片集成波導(dǎo) (4)外形相匹配的基片槽化）；所述基片集成波導(dǎo)（7)放入基片槽化）內(nèi)，且第一多折罐線 縫隙（12)與第一波導(dǎo)槽（4)匹配對(duì)齊，第二多折罐線縫隙（13)和第二波導(dǎo)槽巧）匹配對(duì) 齊；且第一波導(dǎo)槽（4)和第二波導(dǎo)槽（5)組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的波導(dǎo)口。
[0007] 優(yōu)選的；所述特制波導(dǎo)（1)開(kāi)設(shè)有用于與標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)安裝連接的螺紋孔和銷(xiāo)釘孔。
[0008] 優(yōu)選的：所述第一多折罐線縫隙（12)W及第二多折罐線縫隙（13)的橫向方向均 位于基片集成波導(dǎo)（7)的正中間；且第一多折罐線縫隙（12)與第二多折罐線縫隙（13)在 俯視投影中關(guān)于縱向?qū)ΨQ(chēng)。
[0009] 優(yōu)選的：所述第一多折罐線縫隙（12)與第二多折罐線縫隙（13)均為結(jié)構(gòu)相同的 多折罐線縫隙；所述第一波導(dǎo)槽（4)、第二波導(dǎo)槽（5)為結(jié)構(gòu)相同的波導(dǎo)槽；所述多折罐線 縫隙的輪廓由兩條互相垂直的直線段A與直線段B，W及一條由多條直線段構(gòu)成的曲線段C 組成，且所述直線段A的長(zhǎng)度與波導(dǎo)槽的橫向長(zhǎng)度相同，所述直線段B的長(zhǎng)度與曲線段C的 縱向總長(zhǎng)度相同，且直線段A、直線段BW及曲線段C之間首尾依次互相相連，形成第一多折 罐線縫隙（12)或第二多折罐線縫隙（13)的輪廓。
[0010] 優(yōu)選的；所述多折罐線縫隙上設(shè)置有尖劈漸變結(jié)構(gòu)，該尖劈漸變結(jié)構(gòu)為第一多折 罐線縫隙（12)和第二多折罐線縫隙（13)在頂層金屬層（8)和底層金屬層（10)影射重疊 的部分。
[0011] 優(yōu)選的：所述第一波導(dǎo)槽（4)的縱向總長(zhǎng)度長(zhǎng)于第一多折罐線縫隙（12)的縱向總 長(zhǎng)度；第二波導(dǎo)槽巧）的縱向總長(zhǎng)度長(zhǎng)于第二多折罐線縫隙（13)的縱向總長(zhǎng)度。
[0012] 優(yōu)選的：所述基片槽（6)橫向?qū)挾扰c基片集成波導(dǎo)（7)寬度相同，所述基片槽化） 的垂直方向深度與基片集成波導(dǎo)（7)的厚度相同；所述第二波導(dǎo)槽（5)在橫向方向上位于 基片槽做的正中間；所述第二波導(dǎo)槽妨垂直方向深度比第一波導(dǎo)槽（4)垂直方向深度 大于半個(gè)基片集成波導(dǎo)（7)的厚度。
[0013] 優(yōu)選的；用介質(zhì)填充矩形波導(dǎo)來(lái)等效基片集成波導(dǎo)，該介質(zhì)與所述基片集成波導(dǎo) 的介質(zhì)具有相同特性，則基片集成波導(dǎo)（7)與介質(zhì)填充矩形波導(dǎo)之間的等效公式為；
[001引其中，d為金屬化通孔直徑，S為相鄰金屬化通孔中屯、距離，Wsi"為所述基片集成波 導(dǎo)的兩排金屬化通孔列的中屯、線之間的距離，為相應(yīng)的等效傳統(tǒng)介質(zhì)矩形波導(dǎo)的內(nèi)截 面的較長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度；
[0019] 或者，當(dāng)S足夠小，同時(shí)滿(mǎn)足等效波導(dǎo)寬度介于Ws"和Ws"-d之間的時(shí)候，相應(yīng) 的基片集成波導(dǎo)（7)與介質(zhì)填充矩形波導(dǎo)之間的等效公式為：
[0020]
[0021] 優(yōu)選的；在毫米波頻段，所述金屬化通孔（11)直徑為0. ;相鄰金屬化通孔 (11)中屯、距離為0.
[002引優(yōu)選的；當(dāng)工作頻率在f。到2f義間時(shí)，基片集成波導(dǎo)只傳輸準(zhǔn)TE1。模；其中主模 截止頻率
C為真空中的光束，1，et為介質(zhì)基片的相對(duì)介電常 數(shù)，準(zhǔn)TEi。模截止波長(zhǎng)A。=2胖,"。，胖"；為相應(yīng)的等效傳統(tǒng)介質(zhì)矩形波導(dǎo)的內(nèi)截面的較長(zhǎng)邊 的長(zhǎng)度。
[0023] 有益效果
[0024] 本發(fā)明提供的一種波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有W下有 益效果：
[0025] 1)本發(fā)明特制波導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，加工難度小，加工成本低，便于低成本、大規(guī)模 生產(chǎn)和使用。
[0026] 2)本發(fā)明的金屬層表面刻蝕多折罐線縫隙的基片集成波導(dǎo)可W利用普通PCB工 藝加工，精度高、重復(fù)性好，適合低成本、大批量生產(chǎn)。
[0027] 3)所述轉(zhuǎn)換裝置是封閉結(jié)構(gòu)，從特制波導(dǎo)的波導(dǎo)口中的進(jìn)入的電磁波全部進(jìn)入多 折罐線結(jié)構(gòu)中，再全部從多折罐線結(jié)構(gòu)進(jìn)入基片集成波導(dǎo)中，沒(méi)有電磁波的泄露和福射，因 而對(duì)周?chē)娐酚绊懶?，可W方便的與后級(jí)射頻電路進(jìn)行集成。
[002引 4)所述轉(zhuǎn)換裝置工作頻帶寬，反射系數(shù)低，插入損耗低。在本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例 中的測(cè)試結(jié)果表明，轉(zhuǎn)換裝置工作的相對(duì)帶寬達(dá)到40%，在整個(gè)V波段內(nèi)插入損耗為 1.28-1. 52地，反射系數(shù)<-18. 1地，其中，50-72GHZ內(nèi)插入損耗為1.28-1. 42地，反射系數(shù) <-20 地。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的波導(dǎo)到基片集成波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2為本發(fā)明的多折罐線縫隙的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖3為實(shí)施例1中特制波導(dǎo)1的側(cè)視圖。
[0032] 圖4為實(shí)施例1中基片集成波導(dǎo)7的俯視圖。
[0033] 圖5為實(shí)施例1的仿真及測(cè)試的S參數(shù)對(duì)比圖。
[0034] 圖中有；1為特