[发明专利]一种用于Ka波段矩形波导转基片集成波导的装置

说明书

技术领域

本发明属于微波毫米波集成技术领域，特别是一种应用于Ka波段的新型小型化矩形波导转基片集成波导过渡结构。

背景技术

基片集成波导(substrate integrated waveguide)是近些年来提出的一种高性能低损耗小型化的传输线，且容易与平面电路集成，众多的优点使得基片集成波导在微波毫米波电路领域成为未来电路的发展趋势。这种印刷平面技术已广泛应用于微波和毫米波组件和子系统,如滤波器、天线、过渡结构,耦合器、功分器、偏振旋转器和振荡器。另外，由于空气填充的矩形波导具有高Q值和大功率容量等优点，使其成为毫米波波段重要的传输线结构。因此,有必要设计一个小型化高性能的过渡结构，以实现矩形波导和不同种类平面传输线之间的能量转换。一些研究人员已经提出了几种波导转基片集成波导(waveguide-to-SIW)的过渡结构。例如文献Zhong C L,Xu J and Zhi Z Y 2009 Electron.Lett.45205和Li J,Wen G and Xiao F 2010 Electron.Lett.46 223中采用对极鳍线来实现过渡，如图(1)所示，但锥形鳍线的长度使得电路尺寸较大。而文献Li T,Meng H F and Dou W B 2014 IEICE Electron.Express 11 1中提出的基于脊形阶梯式波导实现的过渡结构，虽然电路尺寸较小，但插入损耗稍大，而且不易加工。

发明内容

本发明针对背景技术的不足提出一种可工作于整个Ka波段、插入损耗小、电路尺寸小、加工制作方便的矩形波导转基片集成波导过渡结构。

本发明一种用于Ka波段矩形波导转基片集成波导的装置，该装置包括：WR-28矩形波导、过渡结构和基片集成波导(SIW)，如图2所示。过渡结构包括介质基板、分别位于介质基板上层和下层的片状探针；上层和下层的探针都为一片弯曲的锥形片状探针，分别弯向两侧，从而实现发明目的。因而本发明一种用于Ka波段矩形波导转基片集成波导的装置包括：矩形波导、过渡结构和基片集成波导；所述基片集成波导包括：基片、设置于基片上表面的上金属片、设置于基片下表面的下金属片；基片集成波导的两侧设置有连接上金属片和下金属片的金属化通孔；基片集成波导嵌入设置于矩形波导上，过渡结构与基片集成波导的嵌入端连接固定，其特征在于过渡结构包括：介质基板、设置于介质基板上表面的上探针、设置于介质基板下表面的下探针；上探针和下探针为一片弯曲的锥形片状探针，透视观察上下探针形成人字结构，人字结构的底部为探针的针尖；过渡结构的介质基板与基片集成波导的基片连接，上探针与基片集成波导的上金属片的中间位置连接，下探针与基片集成波导的下金属片的中间位置连接。

所述矩形波导为WR-28型矩形波导；所述过渡结构中的上探针为弯曲的锥形片状探针，弯曲的锥形结构的内侧为5条直边组成，外侧为n条直边组成，n≥4；以锥形结构的底边中点为原点，“人字形”结构的对称轴为x轴建立坐标系，单位为mm，弯曲的锥形结构的内侧的5个顶点的左边分别为：(0,0.38)，(0.56,0.38)，(1.52,0.48)，(2.27,0.81)，(2.82,1.12)；锥形结构的顶点坐标为：(3.12,1.12)；弯曲的锥形结构的外侧包括n个顶点，其中最靠近锥形结构的底边的3个顶点的坐标为：(0,-0.38)，(0.56,-0.38)，(1.52,0)；下探针与上探针结构完全相同，弯曲方向相反；所述介质基板相对介电常数为2.22，损耗角正切为0.009，厚度为0.254mm。

所述基片集成波导的两侧分别设置有一排金属化通孔，两排通孔的间距为4.85mm；每一排内金属化通孔的间距为0.78mm，金属化通孔的内径为0.2mm；所述基片相对介电常数为2.22，损耗角正切为0.009，厚度为0.254mm。

本发明一种用于Ka波段矩形波导转基片集成波导的装置，具有回波损耗优于15dB，插入损耗小于1.4dB，工作带宽为24-40GHz，测试结果与仿真结果很接近，且电路尺寸大幅减小，仅长3.6mm，加工也相当方便的效果。

附图说明

图1是文献中采用对极鳍线来实现过渡的结构图；

图2是本发明的过渡结构图；

图3是过渡结构电场分布横截面图；

图4是过渡结构平面图。

图中：1.矩形波导，2.金属化通孔，3.基片集成波导，4.探针。

具体实施方式

结合附图对本专利进行进一步说明。