一种高效、低损耗宽带波导‑微带转换装置的制作方法

本发明涉及一种宽带波导-微带转换装置，属于通信雷达领域。

背景技术：

随着毫米波集成电路的发展,许多应用系统提出了与微带集成电路一体化的波导微带转换的需求。波导微带转换的各项指标如驻波比、插入损耗及响应频率宽度直接影响着整个系统性能，其设计加工难度直接决定着工艺生产实现的可能性。所以，该项技术的发展日渐成为人们关注的焦点。

到目前为止，波导微带转换的方法主要有三种：鳍线转换，脊波导转换，探针转换。

脊波导转换是一种简单而有良好过渡特性的方式，但需要精确的机械加工，体积也较大。这就必然导致集成电路屏蔽外壳成本过高，对毫米波频段更是如此。

与脊波导转换相比，鳍线型转换相对要简单一些。这是由于鳍线型转换是交流耦合的、隔直的，是印制在基片上的电路，而不是机械结构的。但这种转换设计加工难度很高，而且它的带内损耗也比较大，直接降低了系统性能。

探针转换是目前比较常用的一种方法，是将微带探针从波导宽边的中心插入，一种是介质面垂直于波导传输方向，成为h面探针；一种是介质面平行于波导传输方向，称为e面探针。探针转换的方式具有插入损耗低、回波损耗小、响应带宽较宽而且结构紧凑，加工方便，装卸容易，是一种比较常用的优质转换方式，但其工艺加工过程中需要采用多温度梯度焊接，一致性差，这个缺点制约了大批量生产，会大大降低成品合格率。

综上所述，现有技术存在成本过高、加工难度大、一致性差等缺点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种高效、低损耗宽带波导-微带转换装置，克服现有传统导-微带转换技术的局限性，在获得好的驻波比、地插损、宽带响应的同时，使工艺加工过程简化，同时有良好的一致性，便于大批量投产。

本发明所采用的技术方案是：一种高效、低损耗宽带波导-微带转换装置，包括：尾馈阶梯、壳体、玻璃绝缘子、调谐螺钉；尾馈阶梯安装在壳体的波导腔内壁上，侧面上的十字槽弹性接口与玻璃绝缘子相连；玻璃绝缘子一端的插针插入十字槽弹性接口端部的十字槽中，玻璃绝缘子的另一端与后端电路相连；各调谐螺钉从波导腔侧壁插入，与尾馈阶梯的台阶面相对。

所述壳体通过法兰盘与外部设备连接，内部的隔板将壳体内腔分为两个空腔，波导腔为靠近法兰盘一侧的空腔。

所述尾馈阶梯为一体结构，包括阶梯部分、十字槽弹性接口、连接部分；阶梯部分的一个面为台阶面，通过连接部分安装在波导腔内壁上；十字槽弹性接口为圆柱形，一端加工十字槽，另一端连接在阶梯部分一侧，十字槽弹性接口从壳体的隔板一侧插入隔板中心通孔内，与隔板另一侧的玻璃绝缘子的插针连接。

所述十字槽弹性接口为弹性结构，材料为铍青铜。

所述尾馈阶梯在三维电磁场仿真中的电性能仿真结果满足：在频率为26ghz～40ghz的范围内，回波损耗≤-20db。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明与传统技术相比，传统技术中宽带波导-微带转换波导内的尾馈阶梯与波导本身为分体结构，而本发明采用尾馈阶梯结构一体化，电性能(带宽、驻波损耗等)得到改善，且可反复利用以降低设计加工成本，尾馈阶梯结构无需焊接，安装方便，使用灵活度高。

(2)本发明与传统技术相比，传统宽带波导-微带转换的波导与微带之间采用玻璃绝缘子刚性连接，需要二次焊接，加工上要求孔径略大于针径，同轴精度要求较高，实现性差，而本发明波导连接面的十字槽经过特殊的工艺热处理，无需二次焊接，达到弹性压入效果，加工容易，且抗应力能力较强。

(3)本发明的通用化设计在很大程度上降低了硬件资源的浪费和研制加工费用，为产品带来更大的灵活性和成本效益，在产品更新换代快速的情况下，有着重要的意义，体积小、加工精度高。

(4)本发明的高效、低损耗宽带波导-微带转换装置可以高效完成微波毫米波信号的低损耗、高效率传输。

附图说明

图1为一种高效、低损耗宽带波导-微带转换装置的结构剖面示意图。

图2为十字槽弹性接口的结构侧面剖面示意图。

图3为十字槽弹性接口的结构正面剖面示意图。

图4为尾馈阶梯及十字槽弹性接口的仿真模型示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种高效、低损耗宽带波导-微带转换装置，包括：尾馈阶梯1、壳体3、玻璃绝缘子6、调谐螺钉7；壳体3通过法兰盘与外部设备连接，内部的隔板将壳体3内腔分为前后两个腔，有法兰盘的一端为波导腔2；

尾馈阶梯1结构采用多级阶梯结构，可以实现超宽带响应。尾馈阶梯1为一体结构，包括阶梯部分、十字槽弹性接口4、连接部分；阶梯部分的一个面为台阶面，通过连接部分安装在波导腔2内壁上；十字槽弹性接口4为圆柱形，一端加工十字槽，另一端连接在阶梯部分一侧，十字槽弹性接口4从壳体3的隔板一侧插入隔板中心通孔内，玻璃绝缘子6的插针5从隔板另一侧穿入隔板中心孔并插入十字槽弹性接口4的十字槽中。各调谐螺钉7从波导腔2侧壁插入，与尾馈阶梯1的台阶面相对。

如图2、图3所示，十字槽弹性接口4为弹性结构，具有收缩功能，将玻璃绝缘子插针5插入十字槽弹性接口4内，无需焊接即可正常传输射频信号；玻璃绝缘子6的另一端与后端电路相连，通过上下调节调谐螺钉7来获得宽带波导-微带转换装置良好的回波损耗。

如图4所示，在本实施例中，按照ansoft公司的三维电磁场仿真软件hfss11.0建立尾馈阶梯仿真模型，进行电性能仿真，仿真结果显示在频率为26ghz～40ghz的范围内，回波损耗均优于-20db，按照该仿真结果导出的图形加工尾馈阶梯1以及十字槽弹性接口4。

十字槽弹性接口4对比传统刚性接口，实现了针孔弹性对接，提高射频接口的电性能，能够缓冲实际使用环境中的应力，且降低了针孔配合精度要求，降低结构机械加工难度，工艺实现简便易行。十字槽弹性接口4结构采用铍青铜材料进行加工，效果最佳。铍青铜机械性能优良，强度高而且有很高的导电能力。固溶热处理后进行冷加工变形，时效处理加去应力退火后，具有极好的弹性极限，硬度强度也得到提高。

微波毫米波产品中涉及很多高频接插件，如玻珠、smp、多孔对插插座等，随着电子产品小型化、集成化的发展，设计过程中遇到了更多多路接口以及方阵接口对接的问题，传统的硬连接受配合精度影响很难保证接口处的对接性能，上述弹性压入技术及时解决了此问题，还能降低接口处的设计难度，具有很好的应用前景。

使用本发明的高效、低损耗宽带波导-微带转换装置可以高效完成微波毫米波信号的低损耗、高效率传输。例如：玻璃绝缘子6的后端如果是放大电路，便可以完成放大信号传输功能；若玻璃绝缘子6后端是变频电路，即可完成变频信号传输功能。

对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

技术特征：

技术总结
一种高效、低损耗宽带波导‑微带转换装置，包括：尾馈阶梯(1)、壳体(3)、玻璃绝缘子(6)、调谐螺钉(7)；尾馈阶梯(1)安装在壳体(3)的波导腔(2)内壁上，侧面上的十字槽弹性接口(4)与玻璃绝缘子(6)相连；玻璃绝缘子(6)一端的插针(5)插入十字槽弹性接口(4)端部的十字槽中，玻璃绝缘子(6)的另一端与后端电路相连；各调谐螺钉(7)从波导腔(2)侧壁插入，与尾馈阶梯(1)的台阶面相对。本发明克服现有传统导‑微带转换技术的局限性，在获得好的驻波比、地插损、宽带响应的同时，使工艺加工过程简化，同时有良好的一致性。

技术研发人员：毕娜娜;刘德喜;祝大龙;李保平;刘星辰
受保护的技术使用者：北京遥测技术研究所;航天长征火箭技术有限公司
技术研发日：2017.07.12
技术公布日：2018.02.13