專利名稱：一種寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用多節(jié)直線漸變結(jié)構(gòu)的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平衡雙線轉(zhuǎn)換接頭，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著微波集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了大量平面電路封裝結(jié)構(gòu)。因此，在平面電路和天線設(shè)計中經(jīng)常需要實現(xiàn)不同種類傳輸線之間的過渡轉(zhuǎn)換，這些過渡轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)大致可分成三大類非平衡式傳輸線之間的轉(zhuǎn)換(如微帶線和共面波導(dǎo)之間的過渡轉(zhuǎn)換)、平衡式傳輸線之間的轉(zhuǎn)換(如共面雙線和槽線之間的過渡轉(zhuǎn)換)、平衡式傳輸線與非平衡式傳輸線之間的轉(zhuǎn)換(如微帶線和槽線之間的過渡轉(zhuǎn)換)。在工作頻率較高的情況下，采用平衡式傳輸線能有效抑制饋線的亂真輻射，而常規(guī)測量儀器的接口卻往往采用非平衡式傳輸線(如同軸探頭、共面波導(dǎo)探針等)，為了實現(xiàn)兩者之間的光滑過渡，研制具有寬頻帶特性的平衡式-非平衡式傳輸線轉(zhuǎn)換接頭具有極大的實用意義。另一方面，在平面可集成天線單元和陣列設(shè)計中，為了抑制饋線的亂真輻射引入的干擾和損耗，饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計應(yīng)盡可能采用平衡式傳輸線，而輸出終端則需要采用非平衡式傳輸線、以便能直接連接到測量儀器。故研制寬頻帶特性的平衡式-非平衡式傳輸線轉(zhuǎn)換接頭對保證天線饋電系統(tǒng)的性能、提高其測量精度也有重要的作用。共面波導(dǎo)和雙面平行雙線作為兩種常用的非平衡式和平衡式平面微波傳輸線，在微波集成電路設(shè)計中有著廣泛的應(yīng)用，所以亟需解決兩者之間的過渡轉(zhuǎn)換問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對共面波導(dǎo)到雙面平行雙線之間的過渡轉(zhuǎn)換問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、具有寬帶特性且便于制作實現(xiàn)的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，實現(xiàn)兩者之間電氣特性的光滑過渡。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，在介質(zhì)襯底上設(shè)置用于連接共面波導(dǎo)段、雙面平行雙線段的過渡變換段；所述過渡變換段包括頂層漸變過渡段、頂層直線過渡段、底層后過渡段和底層前過渡段，前述各過渡段均為對稱結(jié)構(gòu)，其中，
頂層漸變過渡段的一端與共面波導(dǎo)段的頂層饋線輸入端連接，頂層漸變過渡段的另一端與頂層直線過渡段的一端連接，頂層直線過渡段的另一端與雙面平行雙線段的頂層饋線輸出端連接；
所述底層前過渡段的一端與雙面平行雙線段的底層饋線輸出端連接，底層前過渡段的另一端與底層后過渡段連接；其中，底層前過渡段、底層后過渡段均為漸變饋線，所述底層前過渡段的漸變饋線與頂層直線過渡段的垂直線形成底層前過渡段傾角；所述底層后過渡段包括第一漸變饋線、第二漸變饋線以及連接第一、第二漸變饋線的連接饋線；所述第一漸變饋線與頂層直線過渡段的垂直線形成底層后過渡段上傾角，第二漸變饋線與頂層直線過渡段形成底層后過渡段下傾角；
所述底層后過渡段下傾角小于底層前過渡段傾角，底層前過渡段傾角小于底層后過渡段上傾角。優(yōu)選的，本發(fā)明的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，頂層漸變過渡段的長度在1. 5-5. 5毫米范圍內(nèi)；頂層直線過渡段的長度在3. 5-13. 5毫米范圍內(nèi)；底層后過渡段的長度在4-8毫米范圍內(nèi)；底層前過渡段的長度在1. 5-3. 5毫米范圍內(nèi)。優(yōu)選的，本發(fā)明的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，底層前過渡段傾角的角度在40-50度范圍內(nèi)，底層后過渡段上傾角的角度在53-63度范圍內(nèi)、底層后過渡段下傾角的角度在14- 度范圍內(nèi)。優(yōu)選的，本發(fā)明的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，介質(zhì)襯底的介電常數(shù)范圍為2-20。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
第一，通過合理設(shè)計和調(diào)整頂層和底層過渡變換段的尺寸參數(shù)，實現(xiàn)共面波導(dǎo)與雙面平行雙線之間的寬度過渡轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換接頭在工作頻帶內(nèi)具有較低的插入損耗和良好的阻抗匹配特性。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換接頭具有較小的體積、簡單的結(jié)構(gòu)和極低的剖面尺寸，能夠有效地實現(xiàn)雙面平行雙線電路與共面波導(dǎo)電路之間的互聯(lián)。第二，工作帶寬較寬且插入損耗低，過渡段不采用大尺寸的開口漸變結(jié)構(gòu)以降低高頻段的輻射損耗；同時，過渡段只采用直線輪廓而不引入復(fù)雜的曲線輪廓，無需借助CAD 手段生成復(fù)雜的光滑曲線花樣，因此結(jié)構(gòu)非常簡單，制作容易，特別適用于微波集成電路。


圖1是轉(zhuǎn)換接頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是轉(zhuǎn)換接頭的頂層結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是轉(zhuǎn)換接頭的底層結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是實驗測得的一對轉(zhuǎn)換接頭之間的回波損耗和傳輸系數(shù)頻率特性曲線。圖中標(biāo)號1-介質(zhì)襯底，2-共面波導(dǎo)段，3-過渡變換段，4-雙面平行雙線段，5-頂層漸變過渡段，6-頂層直線過渡段，7-底層前過渡段傾角，8-底層后過渡段上傾角，9-底層后過渡段下傾角，10-底層后過渡段，11"底層前過渡段。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明
如圖ι所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)換接頭制作在介電常數(shù)范圍為2-20的介質(zhì)襯底1的頂層和底層上，由共面波導(dǎo)段2、過渡變換段3和雙面平行雙線段4組成。雙面平行雙線4 段作為平衡式平面微波傳輸線，連接饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端，共面波導(dǎo)段2作為常用的非平衡式平面微波傳輸線，用于連接測量儀器的輸入端，而過渡變換段3用于連接共面波導(dǎo)段2與雙面平行雙線段4。如圖2所示，過渡變換段3包括了頂層漸變過渡段5、頂層直線過渡段6、底層后過渡段10和底層前過渡段11。本發(fā)明的共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，所有過渡段均為直線或直線漸變結(jié)構(gòu)。如圖3所示，其中底層前過渡段的漸變饋線與頂層直線過渡段的垂直線形成底層前過渡段傾角7 ；底層后過渡段包括第一漸變饋線、第二漸變饋線以及連接第一、第二漸變饋線的連接饋線，其中第一漸變饋線與頂層直線過渡段的垂直線形成底層后過渡段上傾角 8，第二漸變饋線與頂層直線過渡段形成底層后過渡段下傾角9 ；底層后過渡段下傾角9小于底層前過渡段傾角7，底層前過渡段傾角7小于底層后過渡段上傾角8。優(yōu)選的，本發(fā)明的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，頂層漸變過渡段的長度在1. 5-5. 5毫米范圍內(nèi)；頂層直線過渡段的長度在3. 5-13. 5毫米范圍內(nèi)；底層后過渡段的長度在4-8毫米范圍內(nèi)；底層前過渡段的長度在1. 5-3. 5毫米范圍內(nèi)。優(yōu)選的，本發(fā)明的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，底層前過渡段傾角的角度在40-50度范圍內(nèi)，底層后過渡段上傾角的角度在53-63度范圍內(nèi)、底層后過渡段下傾角的角度在14- 度范圍內(nèi)。下面結(jié)合圖4給出具體的實施例介紹，附圖4給出了介質(zhì)襯底1按照相對介電常數(shù)為3. 38、厚度為0. 508毫米，頂層漸變過渡段5的長度按照3. 5毫米，頂層直線過渡段 6的長度按照8. 5毫米，底層前過渡段傾角7的角度按照45度，底層后過渡段上傾角8的角度按照58度，底層后過渡段下傾角9的角度按照19度，底層后過渡段10的長度按照6 毫米，底層前過渡段11的長度按照2. 5毫米實施時，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得的一對轉(zhuǎn)換接頭之間的回波損耗和傳輸系數(shù)頻率特性曲線，其中實線表示傳輸系數(shù)頻率特性曲線，虛線表示回波損耗頻率特性曲線?？梢娫?.71-12GHZ的頻帶內(nèi)，轉(zhuǎn)換接頭的回波損耗均低于-10dB，總傳輸損耗不高于-2. IdB0扣除測量儀器的誤差與損耗，單個轉(zhuǎn)換接頭傳輸損耗不高于-ldB，說明該接頭具有良好的寬度工作特性。本發(fā)明采用多節(jié)直線漸變結(jié)構(gòu)的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，工作頻帶內(nèi)具有較低的插入損耗和良好的阻抗匹配特性，而且具有較小的體積。本發(fā)明解決了共面波導(dǎo)和雙面平行雙線之間的寬度過渡轉(zhuǎn)換問題，為實現(xiàn)共面波導(dǎo)電路和雙面平行雙線電路之間的封裝互聯(lián)提供了技術(shù)儲備，本發(fā)明在寬帶微波集成電路、平面可集成天饋模塊的設(shè)計中有著廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于在介質(zhì)襯底(1)上設(shè)置用于連接共面波導(dǎo)段(2)、雙面平行雙線段(4)的過渡變換段(3);所述過渡變換段(3)包括頂層漸變過渡段(5)、頂層直線過渡段(6)、底層后過渡段(10)和底層前過渡段(11)，前述各過渡段均為對稱結(jié)構(gòu)，其中，頂層漸變過渡段(5)的一端與共面波導(dǎo)段的頂層饋線輸入端連接，頂層漸變過渡段 (5)的另一端與頂層直線過渡段(6)的一端連接，頂層直線過渡段(6)的另一端與雙面平行雙線段的頂層饋線輸出端連接；所述底層前過渡段(11)的一端與雙面平行雙線段的底層饋線輸出端連接，底層前過渡段(11)的另一端與底層后過渡段(10)連接；其中，底層前過渡段(11)、底層后過渡段(10) 均為漸變饋線，所述底層前過渡段(11)的漸變饋線與頂層直線過渡段(6)的垂直線形成底層前過渡段傾角(7);所述底層后過渡段(10)包括第一漸變饋線、第二漸變饋線以及連接第一、第二漸變饋線的連接饋線；所述第一漸變饋線與頂層直線過渡段(6)的垂直線形成底層后過渡段上傾角(8 )，第二漸變饋線與頂層直線過渡段(6 )形成底層后過渡段下傾角(9 )；所述底層后過渡段下傾角小于底層前過渡段傾角，底層前過渡段傾角小于底層后過渡段上傾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于頂層漸變過渡段(5)的長度在1.5-5. 5毫米范圍內(nèi)；頂層直線過渡段(6)的長度在3. 5-13.5 毫米范圍內(nèi)；底層后過渡段(10)的長度在4-8毫米范圍內(nèi)；底層前過渡段(11)的長度在 1.5-3. 5毫米范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于底層前過渡段傾角(7)的角度在40-50度范圍內(nèi)，底層后過渡段上傾角(8)的角度在53-63度范圍內(nèi)、底層后過渡段下傾角(9)的角度在14-M度范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，其特征在于介質(zhì)襯底(1)的介電常數(shù)范圍為2-20。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭。采用多節(jié)直線漸變結(jié)構(gòu)的寬帶共面波導(dǎo)-雙面平行雙線轉(zhuǎn)換接頭，其特征是在介電常數(shù)為2-20范圍內(nèi)的介質(zhì)襯底上，分別設(shè)計共面波導(dǎo)段、過渡變換段和雙面平行雙線，通過控制頂層漸變過渡段的長度、頂層直線過渡段的長度、底層前過渡段傾角的角度、底層后過渡段上傾角的角度、底層后過渡段下傾角的角度、底層后過渡段的長度和底層前過渡段的長度，實現(xiàn)兩種傳輸線之間的過渡轉(zhuǎn)換。
文檔編號H01P5/10GK102306862SQ20111012983
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者呂文俊, 朱洪波, 薄亞明 申請人:南京郵電大學(xué)