本發(fā)明涉及雷達(dá)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是毫米波收發(fā)組件中微帶-同軸轉(zhuǎn)換問題。
背景技術(shù)：
：隨著微波毫米波固態(tài)器件的發(fā)展，組件的工作頻率越來越高，體積越來越小，傳統(tǒng)的單層布線形式已經(jīng)不能滿足組件的小型化要求，需要進(jìn)行多層布線，以壓縮體積。這就需要在不同信號層之間進(jìn)行信號互聯(lián)。在毫米波頻段，傳統(tǒng)的多層微帶互聯(lián)形式有微帶探針-波導(dǎo)轉(zhuǎn)換，微帶-鰭線轉(zhuǎn)換等。微帶探針-波導(dǎo)結(jié)構(gòu)存在的主要問題是體積大，已經(jīng)無法滿足收發(fā)組件對體積的苛刻要求，不適合小型化組件的發(fā)展需求，而且，波導(dǎo)是開放式端口形式，不具有密封性。微帶-鰭線轉(zhuǎn)換的主要問題是對加工精度要求比較高，而且，傳輸損耗比較大。有必要設(shè)計一種滿足收發(fā)組件要求的緊湊型微帶-同軸轉(zhuǎn)換。在傳統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)中，微帶線作為二維平面?zhèn)鬏斝问剑梢耘c微波芯片進(jìn)行良好的集成互聯(lián)，而同軸體最大的優(yōu)勢就是傳輸形式比較靈活，傳輸鏈路前后可以保證很好的密封，避免干擾。隨著毫米波收發(fā)組件體積越來越小，不可避免的要求在多層微帶傳輸線之間進(jìn)行信號互聯(lián)。本發(fā)明在傳統(tǒng)微帶傳輸形式中，引入“環(huán)”形匹配焊盤及雙空氣過渡結(jié)構(gòu)，使微帶-同軸輸入輸出達(dá)到良好匹配，傳輸效率有較大提高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：要解決的技術(shù)問題本發(fā)明主要是解決毫米波收發(fā)組件中微帶多層信號互聯(lián)問題，設(shè)計了一種帶寬寬、插損低、易裝配的微帶-同軸轉(zhuǎn)換。技術(shù)方案一種基于毫米波的微帶-同軸轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其特征在于包括上腔體、上微帶板、上空氣腔、同軸體、下空氣腔、下微帶板和下腔體；上微帶板粘接在上腔體的底部，下微帶板粘接在下腔體的頂部，同軸體的內(nèi)導(dǎo)體的一端穿過上腔體的底部和上微帶板與上微帶板上的微帶線焊接，另一端穿過下腔體的底部和下微帶板與下微帶板上的微帶線焊接，同軸體的內(nèi)導(dǎo)體與微帶線的焊盤處為環(huán)形，上空氣腔和下空氣腔為同軸結(jié)構(gòu)。所述的同軸體采用標(biāo)準(zhǔn)的TL-1410-07射頻絕緣子。所述的微帶板采用Rogers5880，厚度為0.254mm，介電常數(shù)為2.2。所述的上空氣腔和下空氣腔的同軸結(jié)構(gòu)滿足阻抗公式：其中，a、b為同軸線內(nèi)外導(dǎo)體半徑，εr為相對介電常數(shù)。所述的上腔體和下腔體的材料為金屬。有益效果本發(fā)明提出的一種基于毫米波的微帶-同軸轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化微帶-同軸接口尺寸，減小過渡的不連續(xù)性，達(dá)到阻抗匹配的目的。具體特點(diǎn)如下：1)寬帶寬。在同軸體的輸入、輸出端引入雙空氣腔，將整個過渡的工作頻率上移至Ka波段(33～37GHz)，帶寬達(dá)到4GHz。改善了端口駐波，提高了傳輸效率。2)低插損。在微帶多層之間引入“感性”空氣腔，通過優(yōu)化空氣腔的位置及尺寸參數(shù)，改善了鏈路匹配，減小了插損，整個鏈路插損只有0.2dB。3)高效率。在微帶-同軸連接處，巧妙的引入“環(huán)”形匹配焊盤，通過優(yōu)化焊盤的尺寸，有效的降低了傳輸損耗，提高了傳輸效率，傳輸效率達(dá)到了97.8％。4)易密封。同軸體采用TL-1410-07射頻絕緣子標(biāo)準(zhǔn)件，同軸體外壁通過導(dǎo)電膠與腔體壁緊密接觸，保證微帶上下層之間良好密封。5)易裝配。同軸體采用TL-1410-07射頻絕緣子標(biāo)準(zhǔn)件，避免了二次設(shè)計引入的誤差，保證了裝配的一致性及可操作性。附圖說明圖1同軸電磁場分布圖圖2微帶電磁場分布圖圖3微帶-同軸轉(zhuǎn)換等效電路圖圖4微帶-同軸轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖圖5微帶-同軸轉(zhuǎn)換仿真圖1-上腔體、2-上微帶板、3-上空氣腔、4-同軸體、5-下空氣腔、6-下微帶板、7-下腔體圖6微帶-同軸轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖(正視圖)圖7微帶-同軸轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖(側(cè)視圖)具體實(shí)施方式本發(fā)明基于微波基本理論，在同軸線傳輸媒介中，傳輸?shù)氖荰EM波，TEM波是同軸線的主模。在同軸線中，電磁場只有Er與兩個分量，其電磁場分布如圖1所示。其特點(diǎn)是：電場強(qiáng)度在越接近內(nèi)導(dǎo)體的地方越強(qiáng)，因而內(nèi)導(dǎo)體的表面高頻電流密度比外導(dǎo)體表面的高頻電流密度大得多，同軸線中的高頻損耗也將集中在截面尺寸較小的內(nèi)導(dǎo)體上。同軸線的工作模式是TEM模，對于TEM模式，可以通過“電壓”和“電流”來得到特性阻抗。同軸線TEM模在內(nèi)外導(dǎo)體之間的電壓：而流過內(nèi)導(dǎo)體的縱向電流：從而得到TEM模的特性阻抗：如果同軸線內(nèi)外導(dǎo)體之間為空氣，則歐，如果充滿了相對介電常數(shù)為εr的均勻介質(zhì)，則因此，在一般情況下，同軸線的特性阻抗可寫成：其中，a，b為同軸線內(nèi)外導(dǎo)體半徑，εr為相對介電常數(shù)。設(shè)計中可以根據(jù)公式(4)計算出空氣腔的初始尺寸。如圖2所示，微帶是由敷在介質(zhì)基片一面的導(dǎo)體帶和敷在另一面的接地板構(gòu)成，介質(zhì)基片的厚度為h，導(dǎo)體帶寬度為W，厚度為t。在微帶傳輸媒介中，傳輸?shù)氖菧?zhǔn)TEM波，其特點(diǎn)是：傳輸模式是Ez≠0，Hz≠0的混合模，沒有截止頻率，可以傳輸任何頻率的電磁波，縱向場分量的大小隨工作頻率而變。當(dāng)工作頻率降低時，縱向場分量減小，色散減弱；反之，隨著頻率的提高，縱向場分量增大，色散也隨之增強(qiáng)。現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：為了實(shí)現(xiàn)微帶-同軸高效傳輸?shù)囊?，在設(shè)計中，首先在微帶-同軸的接口處，加入“環(huán)”形焊盤，一方面可以保證同軸體的內(nèi)導(dǎo)體與微帶線之間良好焊接，另一方面通過優(yōu)化焊盤的尺寸，使微帶輸入與同軸體進(jìn)行匹配連接，減小了不連續(xù)性，有利于信號的傳輸，焊盤具體尺寸見表1、2。微帶板基片采用Rogers5880，厚度為0.254mm，介電常數(shù)為2.2，裝配中只需將微帶底部涂覆導(dǎo)電膠，微帶下底板直接與腔體粘接，為了保證微帶能夠與腔體底部良好接觸，腔體槽采用正公差加工，具體尺寸見表1、2。設(shè)計中在同軸體的輸入、輸出端引入雙空氣腔過渡，該種空氣過渡在Ka波段對轉(zhuǎn)換的影響比較明顯。在低頻段(X，Ku，S，C)，單空氣腔的過渡可以滿足指標(biāo)要求，但是，Ka波段尤其毫米波頻段，單空氣過渡已經(jīng)導(dǎo)致傳輸指標(biāo)急劇惡化。本發(fā)明中，引入的雙空氣腔過渡在高頻段性能有明顯的優(yōu)勢。同軸體采用標(biāo)準(zhǔn)的TL-1410-07射頻絕緣子進(jìn)行配裝，保證了同軸體的一致性，同軸體的內(nèi)導(dǎo)體通過微帶板的中心開孔焊接。測試結(jié)果表明：采用該種形式的微帶-同軸轉(zhuǎn)換，在33～37GHz的頻帶內(nèi)，插入損耗：≤0.2dB，端口駐波：≤1.20:1，傳輸效率：≥97.8％，整個轉(zhuǎn)換形式易于加工、裝配，可以廣泛應(yīng)用于毫米波收發(fā)組件及需要微帶多層板互聯(lián)的領(lǐng)域。表1合成器結(jié)構(gòu)尺寸建議參數(shù)單位：mmh1h2h3h4h52.00.20.51.40.5表2微帶探針尺寸建議參數(shù)單位：mmW1W2R1R2R3R4R52.00.80.20.30.50.671.0當(dāng)前第1頁1 2 3