一種小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于微波混合集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其包括矩形波導(dǎo)、同軸探針和微帶線，同軸探針和微帶線設(shè)置在矩形波導(dǎo)上，其所述的矩形波導(dǎo)的短路面設(shè)置減高波導(dǎo)凸臺(tái)。本實(shí)用新型在標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的短路面設(shè)置減高波導(dǎo)凸臺(tái)，減高波導(dǎo)凸臺(tái)的高度為波導(dǎo)高度的一半，在一定程度上縮減了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法制作的波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路的物理尺寸。
【專利說(shuō)明】一種小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微波混合集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微波毫米波技術(shù)的不斷發(fā)展，微波毫米波混合集成電路以及單片集成電路越來(lái)越多地在通訊、雷達(dá)、制導(dǎo)以及其他一些系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在發(fā)展微波混合集成電路以及單片集成電路的過(guò)程中，由于大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)由波導(dǎo)構(gòu)成，例如天線饋源，而微波元器件又多采用微帶電路的形式實(shí)現(xiàn)，所以波導(dǎo)電路與微帶電路的結(jié)合是必不可少的，其中應(yīng)用最廣泛的便是波導(dǎo)到微帶傳輸線的轉(zhuǎn)換。因此，波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路是雷達(dá)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。如何實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)與微帶的轉(zhuǎn)換就成了人們關(guān)注的話題。通常對(duì)于轉(zhuǎn)換的基本要求是:(I)低駐波、低的插入損耗；(2) —定的頻帶寬度；(3)便于設(shè)計(jì)加工。
[0003]到目前為止，波導(dǎo)到微帶的轉(zhuǎn)換電路主要有:脊波導(dǎo)轉(zhuǎn)換型、過(guò)渡鰭線轉(zhuǎn)換型、探針轉(zhuǎn)換型，其中探針轉(zhuǎn)換型包括同軸探針耦合型和微帶探針耦合型。脊波導(dǎo)轉(zhuǎn)換原理簡(jiǎn)單，但需要精確的機(jī)械加工，體積也較大；過(guò)渡鰭線型轉(zhuǎn)換是印制在基片上的電路，而不是機(jī)械結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)困難且損耗較大；探針型轉(zhuǎn)換具有明顯的優(yōu)點(diǎn):插入損耗低、回波損耗小、具有較大的帶寬，并且結(jié)構(gòu)易于加工和調(diào)試。
[0004]同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路主要由矩形波導(dǎo)、同軸探針和微帶線電路三部分組成。它的總體尺寸由矩形波導(dǎo)的固有尺寸和同軸探針到矩形波導(dǎo)短路面的距離所決定。在絕大多數(shù)的微波系統(tǒng)中，波導(dǎo)口和波導(dǎo)安裝法蘭都是按照通用的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)和制作的，不同的工作頻率對(duì)應(yīng)了不同的波導(dǎo)寬、高及安裝法蘭的尺寸。有的時(shí)候，在條件允許的情況下，我們可以適當(dāng)?shù)母淖儾▽?dǎo)口的尺寸(例如減高波導(dǎo))，以期同時(shí)縮減安裝法蘭的尺寸，這是一種減小波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換`電路尺寸的辦法。如果系統(tǒng)要求微波組件的波導(dǎo)口和安裝法蘭必須按照標(biāo)準(zhǔn)制作，這時(shí)就只能通過(guò)縮減同軸探針到矩形波導(dǎo)短路面的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)了。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實(shí)用新型提供一種小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其可以在一定程度內(nèi)縮減按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法制作的波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路的物理尺寸。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]—種小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，包括矩形波導(dǎo)、同軸探針和微帶線，同軸探針和微帶線設(shè)置在矩形波導(dǎo)上，其所述的矩形波導(dǎo)的短路面設(shè)置減高波導(dǎo)凸臺(tái)。
[0008]上述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其所述的減高波導(dǎo)凸臺(tái)的高度為波導(dǎo)高度的一半。
[0009]上述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其所述的減高波導(dǎo)凸臺(tái)的厚度為1.5-3mm。
[0010]上述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其所述的矩形波導(dǎo)為TElO模。
[0011]上述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其所述的同軸探針為TEM模。
[0012]上述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其所述的微帶線為準(zhǔn)TEM模。
[0013]有益效果:
[0014]本實(shí)用新型包括矩形波導(dǎo)、同軸探針和微帶線電路，微波信號(hào)從矩形波導(dǎo)口輸入，通過(guò)同軸探針將TElO模轉(zhuǎn)換成了同軸傳輸線的TEM模，然后通過(guò)微帶線電路轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)TEM模，輸出微波信號(hào)，其所述的矩形波導(dǎo)在標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的短路面設(shè)置減高波導(dǎo)凸臺(tái)，減高波導(dǎo)凸臺(tái)的高度為波導(dǎo)高度的一半，在一定程度上縮減了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法制作的波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路的物理尺寸。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型；
[0016]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型矩形波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為測(cè)試本實(shí)用新型的測(cè)試平臺(tái)；
[0019]圖4為利用本實(shí)用新型的測(cè)試系統(tǒng)連接圖。
[0020]【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0022]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型包括矩形波導(dǎo)1、同軸探針2和微帶線3，同軸探針2和微帶線3設(shè)置在矩形波導(dǎo)I上，其特征在于，所述的矩形波導(dǎo)I的短路面4設(shè)置減高波導(dǎo)凸臺(tái)5。
[0023]微波信號(hào)從矩形波導(dǎo)口輸入，將矩形波導(dǎo)中傳輸?shù)腡ElO模，通過(guò)同軸探針轉(zhuǎn)換成了同軸傳輸線的TEM模，然后通過(guò)微帶線電路轉(zhuǎn)換為微帶傳輸線的準(zhǔn)TEM模，輸出微波信號(hào)。
[0024]參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型的矩形波導(dǎo)1，在標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的短路面4設(shè)置了減高波導(dǎo)凸臺(tái)5，減高波導(dǎo)凸臺(tái)5的高度為波導(dǎo)高度的一半，減高波導(dǎo)凸臺(tái)5的厚度h為1.5-3_。利用了波導(dǎo)傳輸線的階梯不連續(xù)性以及減高波導(dǎo)的傳輸特性，在標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的短路面4制作出減高波導(dǎo)凸臺(tái)5，相當(dāng)于在原短路面引入了新的電抗，造成了波的反射，使同軸線與波導(dǎo)的失配加劇，改變了原來(lái)結(jié)構(gòu)的輸入阻抗，可使得同軸探針到波導(dǎo)短路面的距離得以縮短，圖中波導(dǎo)寬為b,短路面4上加工了減高波導(dǎo)凸臺(tái)5,寬為b/2,高度為2.1mm,同軸探針中心距波導(dǎo)短路面距離約為波導(dǎo)工作中心頻率的八分之一波長(zhǎng)。
[0025]以X波段為例，傳輸波導(dǎo)為BJ100型標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)，若按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)回波損耗為-18dB，插入損耗為-0.2dB時(shí)，同軸探針的中心到矩形波導(dǎo)短路面的距離為8.8mm ;若按照本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)回波損耗為_(kāi)18dB,插入損耗為-0.2dB時(shí)，同軸探針的中心到矩形波導(dǎo)短路面的距離為5.1mm。假設(shè)將本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到一個(gè)雙端口均為BJ100的微波混合電路組件，例如X波段放大器中，那么在波導(dǎo)傳輸方向，該放大器的尺寸可以比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案減小(8.8-5.1) X2=7.4mm。以此類推，波導(dǎo)越大，利用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)減小的實(shí)際尺寸越多。[0026]參照?qǐng)D3，按照本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方法，制作了一個(gè)同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路的測(cè)試平臺(tái)，以此驗(yàn)證該設(shè)計(jì)理論。測(cè)試平臺(tái)工作在X波段，矩形波導(dǎo)口為標(biāo)準(zhǔn)BJ100。測(cè)試平臺(tái)腔體6外形尺寸為30mmX 42mmX 42mm，選用防銹鋁(LF5)制作，波導(dǎo)口及波導(dǎo)法蘭均按照標(biāo)準(zhǔn)BJ100制作，特別注意波導(dǎo)口內(nèi)的光潔度必須做到0.8以內(nèi)。同軸探針2直徑為1.5mm，長(zhǎng)度為7mm。金加工件表面鍍鎳。將同軸探針采用無(wú)鉛焊料(NP303)在220°C條件下燒結(jié)在腔體內(nèi)，同軸探針2的中心距波導(dǎo)短路面的距離為5.1mm。將微帶線采用錫鉛銀焊料(SN62)在180°C條件下燒結(jié)在腔體內(nèi)。并用焊錫將同軸探針與微帶線焊接良好。減高波導(dǎo)凸臺(tái)5是加工腔體時(shí)一體成型，高度為標(biāo)準(zhǔn)BJ100波導(dǎo)高度的一半，為5.08mm,厚度為2.1mm，中間挖槽7.2mm。按照?qǐng)D4的連接方式連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀7和被測(cè)件8，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀7測(cè)試同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，測(cè)試結(jié)果如下:頻率帶寬為8GHz到14GHz，共6GHz，相對(duì)帶寬為54.5%。帶內(nèi)回波損耗最低為-18.5dB，插入損耗為-0.26dB。
[0027]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括矩形波導(dǎo)、同軸探針和微帶線，同軸探針和微帶線設(shè)置在矩形波導(dǎo)上，所述的矩形波導(dǎo)的短路面設(shè)置減高波導(dǎo)凸臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述的減高波導(dǎo)凸臺(tái)的高度為波導(dǎo)高度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述的減高波導(dǎo)凸臺(tái)的厚度為1.5-3_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述的矩形波導(dǎo)為TElO模。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述的同軸探針為TEM模。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化同軸探針型波導(dǎo)到微帶轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述的微帶線為準(zhǔn)TEM模。
【文檔編號(hào)】H01P5/08GK203536546SQ201320608601
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】吳華夏, 劉勁松, 陳在, 王 華, 陳興盛, 蔡慶剛, 朱良凡 申請(qǐng)人:安徽華東光電技術(shù)研究所