[发明专利]一种D波段波导-平面电路过渡装置

说明书

一种D波段波导‑平面电路过渡装置，包括矩形波导、减高波导、背腔、传输线屏蔽腔和介质基片，其中，矩形波导、减高波导、背腔和传输线屏蔽腔为互通波导结构；减高波导在矩形波导的一端，背腔位于减高波导下方，所述介质基片包括介质基板以及介质基板上表面的金属层，所述金属层由传输线、阻抗匹配网络和探针组成，所述探针为顶端开槽的等腰三角形，本发明可工作于毫米波太赫兹频段，且插入损耗小，适用频带宽，电路尺寸小，加工制作方便。

技术领域

本发明属于毫米波太赫兹集成技术领域，特别涉及一种D波段波导-平面电路过渡装置。

背景技术

平面电路是介于一维的传输线电路与三维的波导立体电路之间的二维分布参数电路。其主要形式为微带线结构和共面波导结构。利用它可以构成不同功能的微波元件，如滤波器、振荡器等。常用的非对称型平面电路与微带线输入、输出电路相连，这种电路沿x、y方向的尺寸与波长的数量级相当，而沿z方向的尺寸h远小于波长。因此，输入微带线激励的电磁场在中心导体片与接地板之间的空间里振荡，其电场只有z分量(不计边缘场)，磁场平行于xy平面,是TM模(对z而言),且场强仅为x、y的函数,与z无关。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，使其成为毫米波太赫兹频段重要的传输线结构。因此，有必要涉及一种小型化高性能的过渡结构，以实现矩形波导和平面电路之间的能量转换。这类转换结构应满足的基本要求包括：

①较低的插入损耗，通常要求在工作频带内好于1dB。

②较宽的工作频带范围。

③带内损耗平坦度好。

④设计尽量简单，便于加工制作。

⑤具有良好的一致性与可重复性。

⑥易与系统电路集成。

实际应用中较为成熟的转换结构有：波导-脊波导-微带转换，波导-鳍线微带转换结构、波导-微带探针转换结构，波导-平面偶极子天线转换结构等。虽然波导-脊波导-微带线这种转换结构在宽频谱内无明显不连续点，但是在高频毫米波频段，这种转换结构较难实现，可加工性差，可靠性较低。在毫米波频段多采用波导-微带探针形式的转换结构，这种过渡结构可以在宽频段内实现低损耗传输，设计也较为简单，适用于大多数场合，其缺点是电路介质基片的宽度受限，不能超过λ/2，最合适的宽度应在λ/4，因此不适用于大规模集成电路设计，也不适用与多条功能链路功率合成。另外在文献Leong K M K H,Deal W R,Radisic V,et al.A 340–380GHz Integrated CB-CPW-to-Waveguide Transition forSub Millimeter-Wave MMIC Packaging[J].IEEE Microwave&Wireless ComponentsLetters,2009,19(6):413-415.中也提供了一种利用平面偶极子天线耦合的方式接收波导内部TE10模电磁波，这种方式一般将天线置于波导内部电场最强处，转换结构的插损能够在所设计的带内控制在1dB以内，其带宽主要受天线形式的影响，优点是不受波导尺寸限制，适用于多条功能链路进行功率合成，缺点是插入损耗较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种D波段波导-平面电路过渡装置，其可工作于毫米波太赫兹频段，且插入损耗小，适用频带宽，电路尺寸小，加工制作方便。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种D波段波导-平面电路过渡装置，包括矩形波导1、减高波导2、背腔3、传输线屏蔽腔4和介质基片8，其中，矩形波导1、减高波导2、背腔3和传输线屏蔽腔4为互通波导结构；减高波导2在矩形波导1的一端，背腔3位于减高波导2下方，所述介质基片8包括介质基板以及介质基板上表面的金属层，所述金属层由传输线5、阻抗匹配网络6和探针7组成，所述探针7为顶端开槽的等腰三角形。