[發明專利]非接觸式脊波導微帶耦合縫探針過渡電路

有效

• 申請號: 201910094635.5
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109921164B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 黨章;朱海帆;黃建;劉祚麟
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H01P5/107
• 分類號: H01P5/107
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的一種非接觸式脊波導微帶耦合縫探針過渡結構，旨在提供一種具有寬頻帶、低插損的過渡電路。本發明通過下述技術方案予以實現：波導脊背延伸至開窗波導底部下方，向下截斷并垂直轉折后形成脊背開路端斷面,并被從開窗波導窗口終端側壁向下插入的微帶基片分隔為波導耦合縫和屏蔽腔；微帶探針從開窗波導的矩形窗口垂直插入耦合縫，面向脊背開路端垂直壁面形成電磁耦合縫過渡區，與脊背開路端3垂直表面平行的電場線和微帶基片背端的波導屏蔽腔的電場線共同作用在微帶探針表面形成面電流，經過開窗波導窗口通道內的一段高阻抗微帶線來抵消微帶探針與脊背開路端的側壁間的分布電容后，將高阻的脊波導準TE₁₀模轉換為微帶準TEM模式，完成過渡。

技術領域

本發明涉及微波/毫米波電路領域，具體涉及包含脊波導的微波/毫米波模塊與組件，主要應用于脊波導與微帶電路之間的高效率信號傳輸。

背景技術

雖然微波單片集成電路均采用微帶線實現信號傳輸與互聯，但在很多大功率應用中需要用到矩形波導作為射頻信號的輸入輸出接口。所以,如何設計寬頻帶、低插入損耗、尺寸小巧并且容易制造的波導—微帶過渡電路顯得尤為重要,其對系統的性能將有直接影響。目前,常用的波導到微帶的過渡轉換方法包括：波導—脊波導—微帶過渡，波導—耦合探針—微帶過渡，波導—對極鰭線—微帶過渡等，可根據實際應用情況選用不同的過渡形式。這些過渡電路均具有較寬的工作頻帶，且插入損耗較小。脊波導過渡可覆蓋工作頻帶寬，但若電路中的脊背末端與微帶未良好接觸，會大大影響過渡的電氣性能。此外，重復的裝卸也會造成電路性能的下降；耦合探針過渡從同軸探針發展而來，這種結構能夠在較寬的頻率范圍內獲得較小的插入損耗與駐波系數，但由于波導與微帶的傳輸方向垂直，加大了系統集成難度，造成某些應用中無法或不易安裝波導短路活塞，調試復雜；對脊鰭線過渡采用印制工藝在介質基片上制作來實現，由于無需波導元件配合，因而其電性能只由鰭線過渡段決定。對脊鰭線漸變設計常采用沿漸變方向的平滑阻抗變換曲線，以便在滿足反射損耗要求的同時使漸變段的物理尺寸盡可能短。由于射頻信號經過位于介質基片上的鰭線過渡段較長，因而其損耗相比其它過渡電路會略微偏大。

矩形波導受結構限制，其主模工作帶寬無法覆蓋倍頻程，因此在寬帶大功率應用中常常采用脊波導來替代矩形波導作為主傳輸線，能夠實現2～3個倍頻程的覆蓋。通常的脊波導微帶過渡電路采用微帶導帶直接與波導脊背接觸的方式實現，其性能優劣主要取決于接觸精度的高低。電路加工裝配誤差以及外界環境變化帶來的應力容易造成接觸程度變差，進而惡化過渡電路性能。傳統的脊波導微帶過渡電路采用波導脊背階梯漸變后與微帶導線接觸的方式來實現信號過渡，其中階梯漸變脊背雖然是一種簡單有效的阻抗變換結構，但是由于脊波導的波長比矩形波導同頻率的波長大，因而過渡段的物理尺寸很長，并且對機械加工的精度要求高，波導脊背與微帶導線接觸的緊密程度對過渡性能也有很大影響。因此傳統的脊波導微帶接觸式過渡電路在穩定性以及抗震性能等方面均不理想。電磁場理論表明，通過電磁耦合同樣可以實現信號的高效率傳輸。脊波導中的電磁信號主要位于脊背縫隙之間，通過插入其中的金屬探針耦合電場或感應環耦合磁場均可實現電磁信號耦合。由于探入機構不和波導脊背直接接觸，耦合信號的強弱將隨頻率明顯變化，因而用于過渡時的工作帶寬受到較大限制。

發明內容

本發明目的是針對傳統接觸式脊波導微帶過渡電路的問題，提供一種具有寬頻帶、低插損的非接觸式脊波導微帶過渡電路，以降低電路制造難度，提升長期可靠性。