[发明专利]一种基于锥形天线的超宽带微带转波导装置在审

专利信息
申请号: 201810456536.2 申请日: 2018-05-14
公开(公告)号: CN108649327A 公开(公告)日: 2018-10-12
发明(设计)人: 许文涛;王剑莹;张涵 申请(专利权)人: 华南师范大学
主分类号: H01Q1/36 分类号: H01Q1/36;H01Q5/25;H01Q5/50;H01P5/10
代理公司: 广州骏思知识产权代理有限公司 44425 代理人: 潘雯瑛
地址: 510006 广东省广州市番禺区*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 超宽带天线 微带 波导装置 锥形金属 超宽带 第一槽 波导结构 辐射结构 锥形天线 锥形振子 第二槽 上层 波导输出端口 微带输入端口 中间层介质 金属波导 网络结构 可复用 基板 馈电 下层 外围 传输 制造
【说明书】:

发明涉及一种基于锥形天线的超宽带微带转波导装置,包括微带输入端口、插有锥形超宽带天线的波导结构和波导输出端口;所述插有锥形超宽带天线的波导结构包括外围的金属波导和内部的锥形超宽带天线,所述锥形超宽带天线包括上层锥形振子辐射结构、中间层介质基板和下层微带馈电网络结构;所述上层锥形振子辐射结构包括第一锥形金属片、第二锥形金属片以及两锥形金属片之间形成的第一槽和第二槽,所述第二槽位于第一槽下方并与第一槽直接相连。本发明的微带转波导装置可实现超宽带的频率范围传输,且具有可复用、易实现、易制造的优点。

技术领域

本发明涉及无线通信中的射频无源器件技术领域,尤其涉及一种基于锥形天线的超宽带微带转波导装置。

背景技术

随着现代通信技术的不断发展,射频微波技术在现代科技领域尤其是无线通信领域被广泛应用。由于通信和传输信号的频率的变高,传统的集总参数电路已经无法满足微波电路的要求,因此微波技术设计者使用传输线来代替传统导线。

传输线中使用最多范围最广的是波导传输线和微带传输线。由金属波导传输系统及其元件构成的微波电路系统具有功率容量大、损耗小的优点,但是其体积大、笨重、频带窄和不可集成。电路结构小型化、集成化的微波平面传输线构成的微波集成电路越来越受到业界的欢迎。为了获得二者的优势,需要一种连接器能够实现传输线之间转换,即一款能够通用微带转波导的连接装置,能够将二者有机的结合在一起获得最优效果。

微带转波导装置目前主要设计方法包括:1、使用准八木天线结构作为微带和波导之间的耦合元件。现有技术中提到使用一种类似八木天线的无巴伦单极子天线加载在微带和金属波导之间,实现耦合。这种使用单极子天线的方法虽然能够一定程度的拓宽传输频率的带宽,并且具有较为简单的电路结构,但无法摆脱八木天线带宽较窄的缺陷,无法满足微带转波导应用于宽宽带甚至是超宽带的传输条件。2、使用探针插入波导在波导的宽壁上的窗口,从而耦合从微带到波导的电磁场线。现有技术中提到金属探针为扇形探头实现探头阻抗的宽带匹配,通常选择在波导宽壁处的窗口的宽度和高度以确保波导模式沿着朝向微带线传播的方向处于截止状态,由于微带线和波导处于垂直结构,且需要在金属波导上开口,加大了其制造难度,同时需要波导进行开口并且对开口尺寸有具体要求,限制了这一设计的通用程度,不利于兼容。

因此,如何实现微带到波导在宽频带的范围内实现结构简单的转换依然是目前国内外关于微带转波导设计和实现的难点及热点。

发明内容

基于此,本发明的目的在于,提供一种基于锥形天线的超宽带微带转波导装置,其可实现超宽带的频率范围传输,且具有可复用、易实现、易制造的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于锥形天线的超宽带微带转波导装置,其特征在于:包括微带输入端口、插有锥形超宽带天线的波导结构和波导输出端口,信号从所述微带输入端口输入,通过所述插有锥形超宽带天线的波导结构转换,从所述波导输出端口输出;所述插有锥形超宽带天线的波导结构包括外围的金属波导和内部的锥形超宽带天线,所述锥形超宽带天线包括上层锥形振子辐射结构、中间层介质基板和下层微带馈电网络结构;所述上层锥形振子辐射结构包括第一锥形金属片、第二锥形金属片以及两锥形金属片之间形成的第一槽和第二槽,所述第二槽位于第一槽下方并与第一槽直接相连。

相对于现有技术,本发明采用具有巴伦结构的锥形超宽带天线作为微带传输线和波导之间的耦合结构,其插入方向为轴向,在超宽的带宽范围内可以实现信号传递,同时有效的将电波反射降至最低,达到微带到波导的转换效果;在传输效果达到近似探针型微带波导转换器的情况下,又不需要像探针型转换器对波导进行加工和开槽,因而造价较低,易于实现。

进一步地,所述第一锥形金属片和第二锥形金属片相互对称,所述第一槽和第二槽位于第一锥形金属片和第二锥形金属片的中轴线处。

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