一種毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及毫米波通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著毫米波技術(shù)在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工藝結(jié)構(gòu)對(duì)各種系統(tǒng)之間連接的毫米波器件的要求也愈發(fā)的嚴(yán)苛。微帶線(xiàn)以其便于集成的特點(diǎn)成為現(xiàn)代毫米波集成電路中十分重要的傳輸線(xiàn)形式，各種MMIC單片就主要采用微帶傳輸結(jié)構(gòu)。但是隨著高頻段領(lǐng)域的不斷研究和開(kāi)發(fā)，微帶傳輸線(xiàn)已不能滿(mǎn)足對(duì)于低傳輸損耗的要求。此時(shí)，金屬波導(dǎo)也就成了高頻段毫米波系統(tǒng)和器件主要青睞的形式。而要在金屬波導(dǎo)和微帶銜接處傳輸射頻信號(hào)，就必須通過(guò)波導(dǎo)-微帶的轉(zhuǎn)換裝置。
[0003]目前的波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換裝置存在插入損耗較大、相對(duì)帶寬較窄的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，應(yīng)用于高頻段毫米波的傳輸，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置插入損耗大、相對(duì)帶寬窄的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置包括直波導(dǎo)和微帶板，所述直波導(dǎo)與微帶板的連接面具有寬邊和窄邊，所述微帶板沿所述寬邊垂直于所述連接面伸入至波導(dǎo)內(nèi)，所述微帶板平面法線(xiàn)與直波導(dǎo)內(nèi)電磁波的電場(chǎng)方向平行，所述微帶板包括介質(zhì)板，所述介質(zhì)板的一個(gè)表面設(shè)置有金屬微帶，所述介質(zhì)板的另一相對(duì)表面為接地層，所述金屬微帶的中心線(xiàn)與直波導(dǎo)的短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。
[0006]金屬微帶的中心線(xiàn)到直波導(dǎo)短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，可以保證插入直波導(dǎo)內(nèi)的金屬微帶所在的位置為電場(chǎng)最強(qiáng)處，這樣更加有利于電磁波能量的耦合，從而減小損耗，增加帶寬。
[0007]優(yōu)選的，所述金屬微帶的中心線(xiàn)與直波導(dǎo)的短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)。
[0008]優(yōu)選的，所述金屬微帶依次包括位于直波導(dǎo)內(nèi)的接收段和位于直波導(dǎo)外的高阻段和傳輸段，所述高阻段的寬度范圍為0.2mm?0.38mm。
[0009]優(yōu)選的，所述高阻段的寬度為0.3mm。
[0010]優(yōu)選的，所述裸露在直波導(dǎo)外的微帶板上方罩設(shè)有微帶罩，以使所述金屬微帶的高阻段和傳輸段位于一個(gè)封閉的傳輸腔內(nèi)。
[0011]優(yōu)選的，沿所述窄邊方向，所述微帶板的中心與所述波導(dǎo)的中心位于同一水平面內(nèi)。
[0012]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)換裝置的工作頻段為18GHz?34GHz。
[0013]綜上所述，本實(shí)用新型在毫米波段保證電訊性能穩(wěn)定的同時(shí)，傳輸損耗低、工作頻帶范圍寬、易于集成。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的三維仿真立體圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的二維側(cè)視圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的二維俯視圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的入射端口的駐波仿真結(jié)果圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的出射端口的駐波仿真結(jié)果圖；
[0019]圖6是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的傳輸特性的仿真結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]請(qǐng)一并參照?qǐng)D1、圖2和圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置包括直波導(dǎo)10和微帶板20，所述直波導(dǎo)10與微帶板20的連接面具有寬邊和窄邊，所述微帶板20沿所述寬邊垂直于所述連接面伸入至直波導(dǎo)10內(nèi)，所述微帶板平面法線(xiàn)與直波導(dǎo)10內(nèi)電磁波的電場(chǎng)方向平行，所述微帶板20包括介質(zhì)板22，所述介質(zhì)板22的一個(gè)表面設(shè)置有金屬微帶21，所述介質(zhì)板22的另一相對(duì)表面為金屬接地層23，所述金屬微帶21的中心線(xiàn)與直波導(dǎo)10的短路面11之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即L。的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。
[0022]金屬微帶的中心線(xiàn)到直波導(dǎo)短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，可以保證插入直波導(dǎo)內(nèi)的金屬微帶所在的位置為電場(chǎng)最強(qiáng)處，這樣更加有利于電磁波能量的耦合，從而減小損耗，增加帶寬。
[0023]請(qǐng)參照?qǐng)D1，在上述實(shí)施例中，電磁波從port I端口入射，從port2輸出，直波導(dǎo)10的另外一端短路即為短路面U。需要說(shuō)明的是，請(qǐng)參照?qǐng)D2，插入直波導(dǎo)10內(nèi)部的微帶板20的金屬接地層23需要洗掉，直波導(dǎo)10外部的金屬接地層23保留。
[0024]可選的，直波導(dǎo)可以選擇BJ260，波導(dǎo)寬邊為8.64mm，窄邊b = 4.32mm。微帶介質(zhì)板材選用的型號(hào)為Rogers RT/duroid 5880，其介電常數(shù)為2.2，厚度為0.254mm。
[0025]具體的，在本實(shí)用新型的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述金屬微帶的中心線(xiàn)與直波導(dǎo)的短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)。該距離也可以為四分之三波長(zhǎng)、四分之五波長(zhǎng)等等。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，選擇四分之一波長(zhǎng)可以使本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換裝置尺寸更小，便于集成和小型化。
[0026]需要說(shuō)明的是，所述四分之一波長(zhǎng)僅為理論值，實(shí)際長(zhǎng)度經(jīng)過(guò)軟件程序的進(jìn)一步優(yōu)化后可能會(huì)與該理論值有一些偏差，本實(shí)用新型的發(fā)明思想是選取電場(chǎng)相對(duì)最強(qiáng)的點(diǎn)，因此本實(shí)用新型允許上述實(shí)際距離與該理論值存在一定的偏差，這都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0027]優(yōu)選的，請(qǐng)參照?qǐng)D3，在本實(shí)用新型的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述金屬微帶21依次包括位于直波導(dǎo)內(nèi)的接收段和位于直波導(dǎo)外的高阻段和傳輸段，所述高阻段的寬度范圍為0.2mm?0.38mm,即12的范圍為0.2mm?0.38mm?？蛇x的，在某些優(yōu)選的實(shí)施例中W 2為
0.3mmο
[0028]在上述實(shí)施例中，所述傳輸段即為50 Ω?jìng)鬏斁€(xiàn)，在位于直波導(dǎo)內(nèi)的接收段與50 Ω?jìng)鬏斁€(xiàn)之間設(shè)置有一段調(diào)節(jié)匹配的高阻抗線(xiàn)，這段高阻抗線(xiàn)用來(lái)解決由于各種不連續(xù)性導(dǎo)致的傳輸電路失配問(wèn)題。
[0029]進(jìn)一步的，請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，在本實(shí)用新型的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述裸露在直波導(dǎo)外的微帶板上方罩設(shè)有微帶罩30，以使所述金屬微帶21的高阻段和傳輸段位于一個(gè)封閉的傳輸腔內(nèi)。
[0030]微帶罩30的設(shè)置可以整個(gè)電磁波傳輸系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)封閉的傳輸系統(tǒng)，可以進(jìn)一步減小損耗。并且微帶罩30同時(shí)對(duì)裸露在直波導(dǎo)外的微帶板起到了固定作用，使整個(gè)裝置更加穩(wěn)固。
[0031]進(jìn)一步的，在本實(shí)用新型的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，沿直波導(dǎo)的所述窄邊方向，所述微帶板的中心與所述波導(dǎo)的中心位于同一水平面內(nèi)，即在窄邊方向兩者的中心位于同一高度。
[0032]其中，在本實(shí)用新型的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換裝置的工作頻段為18GHz ?34GHz 0
[0033]如圖3所不，b為直波導(dǎo)10的窄邊，W表不微帶板20的寬度，L表不插入直波導(dǎo)10內(nèi)的微帶板20的長(zhǎng)度，W1是插入直波導(dǎo)內(nèi)的金屬微帶21的寬度，L1是插入直波導(dǎo)內(nèi)的金屬微帶21的長(zhǎng)度，W2是金屬微帶21的高阻段的寬度，L2是高阻段的長(zhǎng)度，W。為金屬微帶21的傳輸段的寬度。在實(shí)際實(shí)施時(shí)，調(diào)整!^和!^可以調(diào)整諧振頻率，調(diào)整^和^的匹配度以及1^可以調(diào)節(jié)帶寬以及駐波特性。
[0034]在上述優(yōu)選的實(shí)施例中，本實(shí)用新型相對(duì)帶寬可達(dá)到60%，并在所需寬帶內(nèi)駐波小于_20dB，帶內(nèi)駐波小于1.2，傳輸損耗小，可以配合相關(guān)寬帶射頻微波模塊使用。
[0035]如圖4所示，入射端口與出射端口的駐波VSWR在整個(gè)寬帶內(nèi)均小于_20dB，小于
1.2。
[0036]如圖5所示，入射端口與出射端口的駐波VSWR在整個(gè)寬帶內(nèi)均小于_20dB，小于1.2。從圖4、圖5也可以直觀(guān)看出頻率延伸至18GHz仍然有良好的駐波特性，帶寬甚至可以達(dá)到60%以上。
[0037]如圖6所示，傳輸特性S12/S21 (S12表示入射端口 2到出設(shè)端口 I的插入損耗，S21表示入射端口 I到出設(shè)端口 2的插入損耗)在整個(gè)寬帶內(nèi)都小于-0.05dB，表明了良好的傳輸特性。由于整個(gè)結(jié)構(gòu)具有互易性質(zhì)，所以Sll (入射端口 I的反射系數(shù))與S22(入射端口 2的反射系數(shù))參數(shù)曲線(xiàn)重合，S12與S21參數(shù)曲線(xiàn)完全重合。
[0038]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、易裝卸、易集成，便于和其他寬帶甚至超寬帶的微波設(shè)備、饋線(xiàn)系統(tǒng)、天線(xiàn)模塊等組裝在一起，滿(mǎn)足多種情況下的應(yīng)用需求。且重復(fù)性和一致性很好，成本較低，可以大批量生產(chǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置包括直波導(dǎo)和微帶板，所述直波導(dǎo)與微帶板的連接面具有寬邊和窄邊，所述微帶板沿所述寬邊垂直于所述連接面伸入至波導(dǎo)內(nèi)，所述微帶板平面法線(xiàn)與直波導(dǎo)內(nèi)電磁波的電場(chǎng)方向平行，所述微帶板包括介質(zhì)板，所述介質(zhì)板的一個(gè)表面設(shè)置有金屬微帶，所述介質(zhì)板的另一相對(duì)表面為金屬接地層，所述金屬微帶的中心線(xiàn)與直波導(dǎo)的短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述金屬微帶的中心線(xiàn)與直波導(dǎo)的短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述金屬微帶依次包括位于直波導(dǎo)內(nèi)的接收段和位于直波導(dǎo)外的高阻段和傳輸段，所述高阻段的寬度范圍為 0.2mm ?0.38mm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述高阻段的寬度為0.3臟。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述裸露在直波導(dǎo)外的微帶板上方罩設(shè)有微帶罩，以使所述金屬微帶的高阻段和傳輸段位于一個(gè)封閉的傳輸腔內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，沿所述窄邊方向，所述微帶板的中心與所述波導(dǎo)的中心位于同一水平面內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置的工作頻段為18GHz?34GHz。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種毫米波波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)換裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置包括直波導(dǎo)和微帶板，所述直波導(dǎo)與微帶板的連接面具有寬邊和窄邊，所述微帶板沿所述寬邊垂直于所述連接面伸入至波導(dǎo)內(nèi)，所述微帶板平面法線(xiàn)與直波導(dǎo)內(nèi)電磁波的電場(chǎng)方向平行，所述微帶板包括介質(zhì)板，所述介質(zhì)板的一個(gè)表面設(shè)置有金屬微帶，所述介質(zhì)板的另一相對(duì)表面為接地層，所述金屬微帶的中心線(xiàn)與直波導(dǎo)的短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。金屬微帶的中心線(xiàn)到直波導(dǎo)短路面之間的距離為四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，可以保證插入直波導(dǎo)內(nèi)的金屬微帶所在的位置為電場(chǎng)最強(qiáng)處，這樣更加有利于電磁波能量的耦合，從而減小損耗，增加帶寬。
【IPC分類(lèi)】H01P5/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204834816
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520481020
【發(fā)明人】高靜, 侯艷茹, 李霞, 袁士濤, 吳瑩瑩, 劉鈞
【申請(qǐng)人】安徽四創(chuàng)電子股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月2日