[发明专利]V波段微带探针型波导微带转换电路及参数设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种V波段波导微带转换电路，尤其涉及一种V波段微带探针型波导微带转换电路。

背景技术

随着微波毫米波技术日益发展，微波毫米波混合集成电路无论是在军用雷达、制导等武器战备系统还是在民用通讯、汽车防撞系统中均得到广泛应用。为尽量减小毫米波频段的传输损耗，V波段毫米波固态电路的对外接口绝大多数都采用波导结构，因此，波导微带转换电路无疑是毫米波系统中的关键部件，其性能好坏甚至影响整机的技术指标。

按照电路类型，波导微带转换电路分以下几个种类：脊波导转换型、过渡鳍线转换型、探针转换型。脊波导虽然转换原理简单，但需要精确的机械加工，体积也较大；过渡鳍线型转换设计困难且损耗较大；相对上述两种电路，探针型转换具有明显的优点：插入损耗低、电压驻波比小、具有较大的工作带宽，并且结构易于加工和调试。

探针型波导微带转换电路从制作的形式上可分为同轴探针型和微带探针型。同轴探针型波导微带转换电路易于设计，是一种较为成熟的电路形式，但是它也有以下几个缺点：(1)结构尺寸较大；(2)成本较高；(3)工艺实现较为复杂。通常在频率较低(Ka波段以下)的固态电路中，同轴探针型波导微带转换电路应用较广，但是当工作频率上升至V波段时，高性能的同轴探针不易制作，价格成本很高；而且由于毫米波电路的几何结构很小，同轴探针复杂的装配工艺带来的误差有可能导致电路性能的恶化。

现有的波导微带转换电路设计方法由于未综合考量微波信号在矩形波导腔内非主模模式辐射的因素，会导致设计结果的偏差，以至于不能精确地指导实际微带线电路的工艺制作，从而导致普遍插入损耗不理想。

发明内容

发明目的：有鉴于此，本发明提供一种V波段微带探针型波导微带转换电路的制作方法。

本发明技术方案如下，

微带线是一种双导体传输系统，可以看作是由双导线演变而成的。假如微带线的中心导体带与接地板之间没有介质，或者整个微带线由一种均匀介质包围，则可以传输TEM模。但是，微带线中有两种介质，导体带上面为空气，导体带下面为介质基片，存在着空气-介质分界面，这种混合介质系统给微带的分析和设计带来了一定的复杂性。微带线中空气-介质分界面的存在，也使微带结构中不可能存在纯TEM模。经分析我们可以知道，微带线结构中模式的非TEM性质，是由于空气-介质界面处的边缘场分量Ex和Hx引起的，而与导体带下面基片中的场量相比，这些边缘场分量很小，所以微带中模的特性与TEM模相差很小，称之为准TEM模。

波导与微带的过渡，类似于波导到同轴的转接，也就是微带插入波导形成探针。由电磁理论知：任意一个沿探针方向的具有非零电场的波导模在探针的表面激励起电流，根据互易定理，当微带线上准TEM模向波导入射时产生的电流也同样激励起波导模。

V波段微带探针型波导微带转换电路，包括矩形波导、介质基板、微带探针、四分之一阻抗变换线和50欧姆微带传输线，所述微带探针、四分之一阻抗变换线和50欧姆微带传输线设置在介质基板上，所述介质基板的底面焊接在矩形波导上；V波段的毫米波信号从矩形波导口输入，通过微带探针和四分之一阻抗变换线进行模式转换，最后从50欧姆传输线传输输出。微带探针、四分之一阻抗变换线和50欧姆传输线依次顺序连接。

介质基板厚度为5mil；介质基板上微带探针所处的底面为绝缘材质，无金属附着。

微带探针长度为0.75mm，宽度为0.3mm。

四分之一阻抗变换线长度为0.3mm，宽度为0.18mm。

50欧姆微带传输线的宽度为0.38mm。

微带探针的中心到矩形波导的波导终端短路之间距离为λ/4，λ为电磁波的工作波长；电磁波的工作波长λ的取值范围为1.25mm至1.35mm。

介质基板通过无铅焊料烧焊在矩形波导的宽边方向，并居中烧焊。

较优地，矩形波导的材质为黄铜，矩形波导表面镀金，矩形波导内表面光洁度小于0.8。

较优地，介质基板通过光刻工艺制作。

为了与矩形波导的主模TE10耦合最紧，根据波导与微带模式电场分布的特点，微带探针从波导的宽边中心(a/2尺寸处)插入，即TE10模电场强度的最大处。由于探针的末端电流为零，故对于微带探针来说，假设其电流是均匀按正弦驻波分布，其电流可表达为式(1)：

I＝I₀×Sin[ω₀(d-y)]     (1)