[发明专利]超宽带绝缘子式波导探针及其安装方法

说明书

本发明涉及一种超宽带绝缘子式波导探针，连接设置在矩形波导和微带线之间进行匹配转换，由探针针头、以及与该探针针头连接的探针针体组成多级阶梯结构；其中，探针针体包含：芯轴，直径小于探针针头的直径；中间匹配层，长度小于芯轴的长度，围绕设置在芯轴的外部，且位于芯轴的中间位置；外部匹配层，围绕设置在中间匹配层的外部。本发明还涉及一种超宽带绝缘子式波导探针的安装方法，在矩形波导上采用三级阶梯状安装孔，用于波导探针的烧结安装。本发明能实现电磁波从矩形波导传输媒介到微带线传输媒介的低插损转换，插损低，驻波小；并且使用方法得到有效简化，技术指标一致性非常高，气密性好，性能可靠，具有实际工程意义。

技术领域

本发明涉及波导探针技术，具体是指一种超宽带绝缘子式波导探针及其安装方法，属于微波技术领域。

背景技术

在微波传输系统中有两种常见的传输媒介。一种是波导，很多微波和毫米波组件接口均采用波导，以及很多微波测试系统和传输系统也是采用波导接口。另一种是平面传输媒介，比较普遍使用的是微带传输线，其因具备体积小、重量轻、频带宽、可靠性高和制造成本低等优点，而在微波毫米波电路中被广泛应用。在工程应用中，如何实现电磁波在上述二者之间进行超低插损的匹配转换就显得尤为重要。

如图1所示，为传统的微带板形式的波导探针，用于在波导和微带之间进行匹配转换。波导在传输方向上有两组尺寸，因此存在台阶，于是将该微带板形式的波导探针1的外形结构设计为台阶结构3，匹配安装在波导的台阶处，并在四周用双组分胶将其粘接在波导上，同时还在其另一面用南大703胶进行二次固定。该微带板形式的波导探针1的内部设置金丝4以及用于过渡的微带2。采用这种结构形式的波导探针具有明显的缺点，频带窄，反射损耗大，插损大，驻波差。

中国专利201611055870.4《一种介质波导探针结构》，介绍了一种介质波导探针结构，采用介质探针进行微波信号的传输，其介质探针的厚度为波导腔内传输信号频率的四分之一波导波长，解决了现有玻璃探针在高冲击下，高低温快速变化及过高过低温度下容易断裂的问题。但是，该技术未实现低成本而高可靠性探针的设计，而且在设计方法时明确了介质厚度完全取决于信号的频率，因此该发明中所述的介质波导探针的信号带宽受到很大制约，低于本发明所能达到的范围。

中国专利CN204577554U《矩形波导转换器》，在波导内部设计多级台阶状凹陷，该多级台阶状凹陷的高度丛波导的封闭一端到另一端依次降低，主要利用波导自身的结构变化实现阻抗匹配，直接导致成本增加。而且要设计介质板，使其两端分别抵接波导的内壁，具体使用时无疑增加了大量的装接工作。考虑到金属和介质装接在一起的可靠性太差，低于本发明所能达到的范围。

中国专利CN201038291Y《宽带同轴-波导转接器》，同样也是通过改变波导的形状，波导在靠近短路端的高度大于波导开口端的高度，来达到阻抗匹配的效果。虽然避免了上述专利中多级台阶状凹陷设计带来的成本压力，但是又带了新的问题，小型化是微波毫米波电路的发展趋势，而且在实际设计中不一定能满足空间的扩充，因此也低于本发明所能达到的范围。

西安电子工程研究所宋志东发表的论文《一种Ku波段波导-微带转换器的研制》，采用波导-脊波导-微带板的形式，实现了波导媒介与微带板媒介之间的匹配转换，脊波导与微带的连接采用硬压力接触，这就导致其性能与压力接触相关，所以其可靠性较差，低于本发明所能达到的范围。

广州海格通信集团股份有限公司陈小忠发表的论文《Ku频段波导微带转换的设计与分析》，采用微带板作为探针，插入波导腔内耦合微波能量，这样结构或者微带板的加工精度对测试结果影响很大，指标一致性差，另一方面，振动条件下，悬空的微带板一端一定会发生微振，直接影响探针的性能，低于本发明所能达到的范围。

上述提到的专利和论文均没有采用绝缘子作为波导与微带之间的转换方式。因此，本发明提出一种超宽带绝缘子式波导探针，有效解决现有技术中存在的缺点和限制。

发明内容