[发明专利]一种宽带同轴到厚介质单脊基片集成波导转换结构及其使用方法

说明书

本发明涉及微波传输过渡结构的技术领域，特别涉及一种宽带同轴到厚介质单脊基片集成波导转换结构及其使用方法，所述转换结构包括上层圆形缺口(5)、下层圆形缺口(6)、下层圆形金属贴片(7)和圆柱形金属柱(8)，上层圆形缺口(5)为在厚介质单脊基片集成波导的上层金属表面上开设的圆形缺口；下层圆形缺口(6)为在厚介质单脊基片集成波导的下层金属表面上开设的圆形缺口，且从该缺口的中心位置将圆柱形金属柱(8)安装到介质基板内部，在下层圆形缺口(6)中除了圆柱形金属柱(8)的位置之外设置有环形的下层圆形金属贴片(7)；本发明转换结构使用同轴底部馈电连接器进行馈电，其馈电方式简单，成本较低，拥有更佳带宽性能。

技术领域

本发明涉及微波传输过渡结构的技术领域，特别涉及一种宽带同轴到厚介质单脊基片集成波导转换结构及其使用方法。

背景技术

基片集成波导结构对比微带线结构是一种新型的波导传输结构，基片集成波导是介于微带与介质填充波导之间的一种传输线，基片集成波导兼顾传统波导和微带传输线的优点，基片集成波导结构具有低损耗、高Q值、低成本和便于集成与毫米波电路系统中的优点，可实现高性能微波毫米波平面电路。因此基片集成波导和同轴线缆之间连接的过渡转换结构具有广阔应用前景。现有的同轴到基片集成波导转换结构，从使用连接器类型可以分为两种实现方式：

(1)矩形波导耦合式连接器：

CN105244581B公开的矩形波导-梯形减高过渡-基片集成波导转换器，其在相对带宽达到了40％，并且在整个V波导内反射系统低于-15dB。CN110518321A公开了一种基片集成波导水平过渡空气矩形波导的转换结构，其实现了大于24％的-10dB相对带宽。CN112864560B公开了一种基片集成波导到矩形波导的过渡转换结构，其相对带宽也可以达到40％。

(2)金属探针接触式连接器：

现有技术中，专利号CN102509833B公开了一种基片集成波导到同轴波导的转换装置，其-10dB工作带宽约为4GHz，相对带宽约为33％。CN213124696U公开了一种用于汽车毫米波雷达的低损耗传输线，其包含一种基片集成波导和微带线的转换结构，但其详细参数未知。目前公布的相关研究中使用同轴接触式连接器的转换器都是基于相对较薄的0.1mm、0.254mm或者0.508mm厚度的介质基板(厚度低于1mm)，当前较新的论文BroadbandConductor Backed-CPW With Substrate-Integrated Coaxial Line to SIW Transitionfor C-Band公开的一种采用同轴馈电的背部共面波导到基片集成波导的转换结构达到了63.34％的相对带宽，虽然其介质基板厚度为1.524mm，但是其工作频段为4.24GHz到8.04GHz(C波段，非毫米波频段)，由于厚度问题，直接将该结构应用于毫米波频段一般不能正常工作。

目前的实现方式(1)基于矩形波导耦合式连接器虽然能够基于相对较厚的介质基板并在毫米波频段实现到基片集成波导的转换，但是这个结构加工金属转换结构的成本较高，具体应用过程较为复杂，还需要使用的矩形波导到同轴的转换器与相应的金属转换器连接大大增加了使用成本，目前矩形波导WR28转同轴的转换器价格在1500元至2600元左右，而接触式的2.92mm同轴底馈连接器(如型号2.92-KFD215的同轴连接器)价格仅为70元，并且受矩形波导结构的限制，WR28矩形波导的工作频段为26.5GHz到40GHz，而2.92mm接头同轴底部馈电连接器的工作频段为DC到40GHz。由此可见矩形波导结构的连接器相对带宽会受到较大的限制。

实现方式(2)金属探针接触式连接器到基片集成波导的转换器，目前相关的技术研究中，大多数为基于相对较薄介质基片的研究，厚介质基片集成波导相关的同轴转换结构相对较少，且它是工作于低频(C波段)的，工作于毫米波频段的宽带同轴到厚介质基片集成波导转换结构几乎没有报道。

发明内容