[发明专利]一种W波段脊间隙波导到微带线的超宽带过渡结构

说明书

该发明公开了一种W波段脊间隙波导到微带线的超宽带过渡结构，涉及毫米波无源器件技术领域。本发明输入输出微带线特性阻抗采用标准50欧姆，可直接与MMIC通过金丝键合线互连；微带线屏蔽腔为微带线预留了足够的空间，不会因上下腔体间的物理压力破坏电路性能；所述介质基板采用石英玻璃材料，为硬质基板，在高频结构中能够更好地保证加工精度，且损耗角正切值较小，降低了微带线部分的介质损耗；所述过渡结构覆盖整个W波段，可支持所有W波段内的频点工作；所述过渡结构完全集成在下腔体与上盖板的金属腔体结构中，无辐射泄露；并且，由于脊间隙波导特殊的场分布，在W波段相较于传统的矩形波导器件具有更低的欧姆损耗。

技术领域

本发明涉及毫米波无源器件技术领域，具体为一种基于石英基板微带探针的W波段脊间隙波导到微带线的超宽带过渡结构。

背景技术

随着微波毫米波技术的不断发展，毫米波中高频段的频谱资源受到了学者们和市场的重视，但是目前的毫米波功率放大芯片不能在W波段提供足够的输出功率，目前最优的一种解决方案是能够将多个功放芯片的输出功率合成后输出的功率合成技术。由于W波段功放芯片的输出通常只有1瓦或更低，在功率合成的过程中要追求尽量低的传输损耗，然而传统的基于矩形波导的功率合成网络在W波段因标准矩形波导尺寸过小，欧姆损耗增加，对功率合成效率影响较大，不适合用来制作低损耗的功率合成网络。文章(LocalMetamaterial-Based Waveguides in Gaps Between Parallel Metal Plates,in IEEEAntennas and Wireless Propagation Letters,vol.8,pp.84-87,2009)中提出了一种新型导波结构脊间隙波导，该波导两侧为EBG结构组成的PMC表面，中间的金属脊与上盖板之间为一条空气间隙，波导内电磁场集中在该气隙内，其余边界处场强很小，降低了因壁电流引起的欧姆损耗，且该波导传输的主模为准TEM模，适合用来设计宽带低损耗的功率合成网络。功率合成网络中功放芯片的输入输出端都需要使用金丝键合线连接50欧姆微带线作为传输结构，然而目前国内外设计的脊间隙波导到微带线的转换结构都集中在微波及毫米波低频段，例如文章(“A Novel Wideband Microstrip Line to Ridge Gap WaveguideTransition Using Defected Ground Slot,”in IEEE Microwave and WirelessComponents Letters,vol.25,no.2,pp.91-93,Feb.2015)中提出的一种基于缝隙耦合的过渡结构，工作在微波Ku频段(11.8-18.8GHz),该结构在脊间隙波导上盖板开缝，结合一个T型的微带耦合线，将脊间隙波导中的电磁场耦合至介质基板中，再通过微带线输出；由于波长限制，用于耦合的缝隙随着工作频率的升高会逐渐减小，若要设计工作于W波段的缝隙耦合结构，所开缝隙的宽度大约仅有0.1mm或更小，且传输特性对缝隙的尺寸、位置变化都十分敏感，对加工和装配精度要求过于严苛。能够工作在W波段的宽带低损耗过渡结构鲜有报道，因此，设计制作宽带低损耗的W波段脊间隙波导到微带线的过渡结构是十分必要的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于石英基板微带探针的W波段新型超宽带脊间隙波导到微带线的过渡结构。