一种K波段波导微带过渡装置的制作方法

本发明涉及一种波导微带过渡装置，具体涉及一种k波段波导微带过渡装置。

背景技术：

随着mmic(毫米波单片微波集成电路)器件水平和mmcm(微波多芯片组件)组装技术的发展,电路系统逐渐向全平面集成发展,但在毫米波频段由于某些重要的毫米波无源元件如天线等仍采用波导传输方式,因此平面电路到波导的过渡技术便成为系统实现的关键技术之一,并受到了比较广泛的研究,研究的主要目的是寻求一种低成本、低损耗、易于加工的宽带的过渡结构。

目前矩形波导与微带、悬置微带间的过渡转换结构主要有阶梯脊波导过渡、对脊鳍线过渡、耦合探针过渡。这些过渡结构都可以在10％～20％的带宽内获得良好的过渡效果。其中脊波导过渡加工复杂，且装配公差要求严格，脊与微带电路之间的接触点对整个过渡电路的性能影响很大，过松会影响电路性能，过紧则损坏微带电路，可重复性差，且拆装不方便。对脊鳍线过渡中由于鳍线存在各种模式，很难抑制所有不需要的反馈，并且在截止频率下输入输出鳍线提供一个纯电抗源阻抗或负载阻抗，这会使有源器件处于不稳定区域，容易出现自激振荡。常见的波导微带探针与整个微带电路制作在一块集成电路上,由于要在波导边壁上开口来插入探针造成这种过渡方式的密封性较差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种k波段波导微带过渡装置，设置了可组合在一起的上、下过渡单元，上、下过渡单元中加工有输入波导口、微带线腔和输出波导口，微带线腔两端分别与输入波导口和输出波导口连通，微带线腔中设置有微带探针过渡电路，上、下过渡单元组合之后形成一个完整的过渡装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种k波段波导微带过渡装置，包括上过渡单元和下过渡单元，所述上过渡单元和下过渡单元可组合在一起，所述上过渡单元和下过渡单元中均设置有输入波导口、微带线腔和输出波导口，所述微带线腔两端分别与所述输入波导口和输出波导口连通，所述微带线腔中设置有微带探针过渡电路。

进一步，所述微带探针过渡电路包括介质基板，所述介质基板上设置有微带线，所述微带线左右两端均连接有探针，所述探针和所述微带线之间连接有高阻线，所述介质基板左右两端均设置有接地端子。

进一步，所述微带探针过渡电路粘接或焊接固定在所述下过渡单元中，所述微带线左端的探针悬置于所述输入波导口中，所述微带线右端的探针悬置于所述输出波导口中。

进一步，所述输入波导口和输出波导口的开口方向相反，开口分别位于所述上过渡单元和下过渡单元前后侧面；所述输入波导口和输出波导口平行，均垂直于所述微带线腔。

进一步，所述上过渡单元中设置有上输入波导口、上微带线腔和上输出波导口，所述下过渡单元中设置有下输入波导口、下微带线腔和下输出波导口，所述上、下输入波导口进行组合，所述上、下微带线腔进行组合，所述上、下输出波导口进行组合。

进一步，所述上输入波导口、上输出波导口、下输入波导口、下输出波导口的尺寸为wr-41标准波导口的一半，所述上微带线腔和下微带线腔的形状与所述微带探针过渡电路的形状相适配。

进一步，所述上过渡单元和下过渡单元通过螺栓或定位销组合在一起，所述上过渡单元和下过渡单元组合面的边缘上均设置有止口，所述上过渡单元和下过渡单元组合后对所述组合面的边缘进行激光封焊。

进一步，所述k波段波导微带过渡装置的通带频率范围为18ghz-24ghz，回波损耗小于-20db。

进一步，所述介质基板的材质采用pcb或者陶瓷，所述探针、高阻线、微带线和接地端子的材质采用金或铜。

进一步，所述上过渡单元和下过渡单元的材质采用铝或铜，在表面镀金，或者至少在所述输入波导口、微带线腔和输出波导口的内表面镀金。

采用上述结构设置的k波段波导微带过渡装置具有以下优点：

本发明通过采用分体加工上、下过渡单元，再组合形成一个完整的过渡装置，具有结构紧凑，密封性好，成本低，尺寸小，易于加工等优点。

本发明具有插入损耗低，回波损耗高，频带宽的优点。本发明的通带频率范围为18ghz-24ghz，回波损耗小于-20db，插入损耗小于1db。

本发明比相同尺寸下的同类波导微带过渡装置具有更宽的带宽，更好的密封性，产品合格率高于90％，适合大批量生产。

附图说明

图1是本发明k波段波导微带过渡装置的分解图；

图2是本发明k波段波导微带过渡装置中上过渡单元的仰视图；

图3是本发明k波段波导微带过渡装置中下过渡单元的俯视图；

图4是本发明k波段波导微带过渡装置中微带探针的俯视图；

图5是本发明k波段波导微带过渡装置的电特性曲线图。

图中：1.上过渡单元；2.下过渡单元；3.微带探针过渡电路；4.上输入波导口；5.上高阻腔；6.上微带线腔；7.上输出波导口；8.固定螺栓；9.上止口；10.下输入波导口；11.下高阻腔；12.下微带线腔；13.微带线固定端；14.下输出波导口；15.固定螺栓孔；16.下止口；17.介质基板；18.探针；19.高阻线；20.微带线；21.接地端子。

具体实施方式

本发明的设计构思是：

针对现有技术中波导微带过渡装置所存在的缺陷，本发明提供了一种k波段波导微带过渡装置，设置了可组合在一起的上、下过渡单元，上、下过渡单元中加工有输入波导口、微带线腔和输出波导口，微带线腔两端分别与输入波导口和输出波导口连通，微带线腔中设置有微带探针过渡电路，上、下过渡单元组合之后形成一个完整的过渡装置。通过采用分体加工再组合的结构，本发明具有结构紧凑，密封性好，成本低，尺寸小，易于加工等优点。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图1、图2、图3、图4所示为本发明实施例1，在该实施例中，一种k波段波导微带过渡装置，包括上过渡单元1和下过渡单元2，上过渡单元1和下过渡单元2可组合在一起，上过渡单元1和下过渡单元2中均设置有输入波导口、微带线腔和输出波导口，微带线腔两端分别与输入波导口和输出波导口连通，微带线腔中设置有微带探针过渡电路3。

将过渡装置设计成可以组合的上下两部分，方便在上下两部分中分别加工出输入波导口、微带线腔和输出波导口，然后再组合形成一个完整的过渡装置。例如可以通过高精度数控加工中心来加工上过渡单元1和下过渡单元2，之后再进行组合。

如图4所示，微带探针过渡电路3包括介质基板17，介质基板17上设置有微带线20，微带线20左右两端均连接有探针18，探针18和微带线20之间连接有高阻线19，介质基板17左右两端均设置有接地端子21。

介质基板17中部宽、两端窄。高阻线19的宽度小于微带线20和探针18的宽度。

微带探针过渡电路3是左右两端对称结构，在放置到微带线腔中时可以不用区分方向。

微带探针过渡电路3粘接(采用导电胶粘接)或焊接固定在下过渡单元2中，微带线20左端的探针18悬置于输入波导口中，微带线20右端的探针18悬置于输出波导口中。输入波导口中的电磁波信号经过左端的探针18和微带线20耦合，然后经右端的探针18发射，从输出波导口中输出。输出波导口对外连接需要输入转换后电磁波的电路。

如图1所示，输入波导口和输出波导口的开口方向相反，开口分别位于上过渡单元1和下过渡单元2前后侧面。输入波导口和输出波导口平行，均垂直于微带线腔。

输入波导口和输出波导口的开口方向相反，方便输入波导口连接波导，输出波导口连接电路。

如图2、图3所示，上过渡单元1中设置有上输入波导口4、上微带线腔6和上输出波导口7，下过渡单元2中设置有下输入波导口10、下微带线腔12和下输出波导口14。

上输入波导口4、下输入波导口10进行组合形成一个完整的输入波导口，上微带线腔6、下微带线腔12进行组合形成一个完整的微带线腔，上输出波导口7、下输出波导口14进行组合形成一个完整的输出波导口。

由于微带探针过渡电路3粘接或焊接固定在下过渡单元2中，所以下微带线腔12两端还设置有下高阻腔11和微带线固定端13，这些结构均是槽状结构，槽深与微带探针过渡电路3的厚度相适配。在上过渡单元1中仅需要设置上微带线腔6以及两端的上高阻腔5即可。

微带探针过渡电路3左右两端的接地端子21与下过渡单元2相接触实现接地。接地端子21固定于微带线固定端13处，还可以保证悬空在波导口的部分不会弯曲。

上输入波导口4、上输出波导口7、下输入波导口10、下输出波导口14的尺寸为wr-41标准波导口的一半，组合之后即形成wr-41标准波导口。上微带线腔6、上高阻腔5、下微带线腔12、下高阻腔11、微带线固定端13的形状与微带探针过渡电路3的形状相适配。

上过渡单元1和下过渡单元2通过螺栓组合在一起，如图2、图3所示，上过渡单元1上设置有固定螺栓8，下过渡单元2上设置有固定螺栓孔15，固定螺栓8插入固定螺栓孔15中之后，在固定螺栓8端部拧上螺母紧固。

也可以在上过渡单元1和下过渡单元2上均设置有固定螺栓孔，上过渡单元1上的固定螺栓孔为沉头孔，下过渡单元2上的固定螺栓孔带螺纹，然后插入沉头螺栓进行紧固。

也可以在上过渡单元1上设置定位销，下过渡单元2上设置有定位孔，定位销插入定位孔中实现上过渡单元1和下过渡单元2组合。

如图1所示，上过渡单元1和下过渡单元2组合面的边缘上均设置有止口，上过渡单元1和下过渡单元2组合后对组合面的边缘进行激光封焊。上过渡单元1具有上止口9，下过渡单元2具有下止口16，“止口+激光封焊”结构可以让上过渡单元1和下过渡单元2组合结构紧凑，密封性好。

k波段波导微带过渡装置的通带频率范围为18ghz-24ghz，回波损耗小于-20db，插入损耗小于1db。如图5所示，s11表示回波损耗，s21表示插入损耗。

介质基板17的材质采用pcb或者陶瓷，探针18、高阻线19、微带线20和接地端子21的材质采用金或铜。

上过渡单元1和下过渡单元2的材质采用铝或铜，在表面镀金，或者至少在输入波导口、微带线腔和输出波导口的内表面镀金。

实施例2

本实施例中k波段波导微带过渡装置的结构与实施例1中相同，在该实施例中为k波段波导微带过渡装置提供了具体设计参考尺寸，如图2、图3、图4所示，所述的上输入波导口4、下输入波导口10、上输出波导口7和下输出波导口14的尺寸为13.7mm*4.32mm*5.334mm；上高阻腔5尺寸为1.6mm*1.4mm*1mm，倒角半径为1mm；上微带线腔6尺寸为30mm*2.9mm*3.1mm；固定螺栓8半径为0.5mm，高度为4mm；上止口9尺寸宽1mm，高3mm；下高阻腔11尺寸为1.6mm*1.4mm*0.254mm；下微带线12尺寸为30mm*2.9mm*0.254mm；带线固定端13尺寸为4mm*1.6mm*0.254mm，倒角半径为1mm；固定螺栓孔15半径为0.5mm，深度为3.5mm；下止口16宽2mm深3mm；介质基板17材料roges5880，厚度为0.254mm；探针18尺寸为2.5mm*0.5mm；高阻线19尺寸为1.4mm*0.3mm，材料为铜；微带线20尺寸30mm*0.7mm，材料为铜；接地端21尺寸为4mm*1.6mm，材料为铜，倒角半径为1mm；微带探针3粘接或焊接在下过渡结构中；上止口9和下止口16相互装配；固定螺栓8和固定螺栓孔15相互装配；上过渡结构1和下过渡结构2装配后用激光封焊保证其密封性。信号由输入端输入，通过微带探针空间耦合传入微带线实现波导到平面电路的过渡。

本实施例中的k波段波导微带探针过渡装置，所得天线的性能曲线如附图5所示，通带频率范围为18ghz～24ghz，回波损耗均小于-20db，插入损耗小于1db，这说明波导微带探针过渡装置具有优良的性能。

实施例3

本实施例中k波段波导微带过渡装置的结构与实施例1中相同，在该实施例中为k波段波导微带过渡装置提供了具体设计参考尺寸，如图2、图3、图4所示，所述的上输入波导口4、下输入波导口10、上输出波导口7和下输出波导口14的尺寸为13.7mm*4.32mm*5.334mm；上高阻腔5尺寸为1.6mm*1.4mm*1mm，倒角半径为1mm；上微带线腔6尺寸为30mm*2.9mm*3.1mm；固定螺栓8半径为0.5mm，高度为4mm，上止口9尺寸宽1mm，高3mm；下高阻腔11尺寸为1.6mm*1.4mm*0.254mm；下微带线12尺寸为30mm*2.9mm*0.254mm；带线固定端13尺寸为4mm*1.6mm*0.254mm，倒角半径为1mm；固定螺栓孔15半径为0.5mm，深度为3.5mm；下止口16宽2mm深3mm；介质基板17材料为氧化铝陶瓷；厚度为0.254mm；探针18尺寸为2mm*0.3mm；高阻线19尺寸为1.4mm*0.2mm，材料为金；微带线20尺寸30mm*0.25mm，材料为金；接地端21尺寸为4mm*1.6mm，材料为金，倒角半径为1mm；微带探针3粘接或焊接在下过渡结构中；上止口9和下止口16相互装配；固定螺栓8和固定螺栓孔15相互装配；上过渡结构1和下过渡结构2装配后用激光封焊保证其密封性。信号由输入端输入，通过微带探针空间耦合传入微带线实现波导到平面电路的过渡。

本实施例中的k波段波导微带探针过渡装置，所得天线的性能曲线如附图5所示，通带频率范围为18ghz～24ghz，回波损耗均小于-20db，插入损耗小于1db，这说明波导微带探针过渡装置具有优良的性能。

以上仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。