微带转波导的垂直过渡结构的制作方法

1.本实用新型涉及微波/毫米波微带线到矩形波导的垂直过渡，属于微波/毫米波通信技术领域。


背景技术：

2.在微波领域的一些特殊应用场合，需要同时用到微带线与矩形波导进行信号的传输，但在外形和传输特性上微带线和矩形波导都有显著的差别，不能简单将二者相连接，所以设计一款性能优越的微带到矩形波导的过渡结构是非常有必要的。以往的微带转波导结构有脊波导类型，探针插入式，孔/缝隙耦合式类型。考虑到加工难度和精度，大多设计会采用从宽边馈入的方式。宽边馈电的缺点在于占用面积较窄边大，不利于结构紧凑，通道数量多的结构排布情况。窄边馈入的方式一般采用中心侧偏移或者差分微带线馈入的方式。窄边中心侧偏移馈电受制于波导加工难度高（不适合批量化生产），差分微带线馈电适合于芯片本身出来的信号是差分信号，对于单端信号电路并不适用。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的不足，本实用新型实施例提供一种微带转波导的垂直过渡结构，实现了微带到矩形波导窄边馈入的垂直过渡结构，结构紧凑，加工难度低。为实现以上技术目的，本实用新型实施例采用的技术方案是：
4.本实用新型实施例提供了一种微带转波导的垂直过渡结构，包括：介质基板、第一微带线、微带阻抗变换线、矩形波导、主天线单元、寄生天线单元、过孔、接地层；
5.所述介质基板的正面和背面均分布有接地层；在介质基板的正面一侧沿介质基板长度方向依次设有第一微带线和微带阻抗变换线，第一微带线和微带阻抗变换线相连接，第一微带线和微带阻抗变换线两侧与介质基板正面的接地层之间设有间隙；
6.在介质基板的正面自微带阻抗变换线向介质基板的另一侧方向依次布设有主天线单元和寄生天线单元；主天线单元和寄生天线单元均为矩形贴片天线；主天线单元与微带阻抗变换线通过第二微带线连接，寄生天线单元与主天线单元之间设有间隙；主天线单元和寄生天线单元外围与介质基板正面的接地层之间设有间隙；
7.在介质基板上，多个过孔围绕第一微带线、微带阻抗变换线、主天线单元和寄生天线单元外围设置；过孔连通介质基板正面和背面的接地层；
8.矩形波导安装在介质基板正面，与介质基板正面的接地层连接；矩形波导将主天线单元和寄生天线单元罩在其内；矩形波导的长度方向与介质基板长度方向一致；矩形波导一侧窄边设有通道供微带阻抗变换线穿过。
9.优选地，矩形波导的下边缘压在主天线单元和寄生天线单元外围设置的过孔上。
10.优选地，第一微带线和微带阻抗变换线位于矩形的介质基板的宽度方向的中心。
11.优选地，主天线单元的至少一个角被切除。
12.更优地，主天线单元的一对对角被切除。
13.具体地，第一微带线为50欧微带线。
14.本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
15.1）矩形波导的窄边尺寸通常较小，采用中心线馈入方式可降低波导加工难度。
16.2）具有占用电路板面积小，结构紧凑的优点，尤其适用于多通道微带转波导结构设计。
17.3）寄生天线单元可以起到展宽带宽作用。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例中的结构示意图。
19.图2为本实用新型实施例中的信号的s参数图。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.如图1所示，本实用新型实施例提出的一种微带转波导的垂直过渡结构，包括：介质基板1、第一微带线2、微带阻抗变换线3、矩形波导4、主天线单元5、寄生天线单元6、过孔7、接地层8；
22.所述介质基板1的正面和背面均分布有接地层8；在介质基板1的正面一侧沿介质基板1长度方向依次设有第一微带线2和微带阻抗变换线3，第一微带线2和微带阻抗变换线3相连接，第一微带线2和微带阻抗变换线3两侧与介质基板1正面的接地层8之间设有间隙；
23.在介质基板1的正面自微带阻抗变换线3向介质基板1的另一侧方向依次布设有主天线单元5和寄生天线单元6；主天线单元5和寄生天线单元6均为矩形贴片天线；主天线单元5与微带阻抗变换线3通过第二微带线9连接，寄生天线单元6与主天线单元5之间设有间隙；主天线单元5和寄生天线单元6外围与介质基板1正面的接地层8之间设有间隙；
24.在介质基板1上，多个过孔7围绕第一微带线2、微带阻抗变换线3、主天线单元5和寄生天线单元6外围设置，以防止或减少信号泄露；过孔7连通介质基板1正面和背面的接地层8；
25.矩形波导4安装在介质基板1正面，与介质基板1正面的接地层8连接；矩形波导4将主天线单元5和寄生天线单元6罩在其内；矩形波导4的长度方向与介质基板1长度方向一致；矩形波导4一侧窄边设有通道供微带阻抗变换线3穿过；
26.作为优选，矩形波导4的下边缘压在主天线单元5和寄生天线单元6外围设置的过孔7上；可以有效防止矩形波导4内的信号外泄；
27.以上介绍的微带转波导的垂直过渡结构，第一微带线、矩形贴片天线和矩形波导的模式分别为准tem传输模式、tm基波谐振模式和te基波传输模式；利用矩形贴片天线的tm基波谐振模式可以高效地交换准tem传输模式和te基波传输模式，实现信号的低损耗传输；其中主天线单元与寄生天线单元通过间隙耦合产生谐振点，可扩展信号传输带宽；
28.作为优选，第一微带线2和微带阻抗变换线3位于矩形的介质基板1的宽度方向的中心；采用中心线馈入方式可降低波导加工难度；
29.作为优选，主天线单元5的至少一个角被切除，通过对主天线单元5进行切角处理，即可实现微带到波导的模式转换；最佳地，主天线单元5的一对对角被切除；
30.第一微带线2可采用50欧微带线；主天线单元5通过微带阻抗变换线3与50欧姆第一微带线2实现良好匹配；
31.图2为信号的s参数图，横、纵坐标分别表示频率（ghz）和损耗（db），从图示结果看，回波损耗≤
‑
15db的带宽约为6.15ghz，表明信号具有很宽的工作带宽。74.5
‑
80.6ghz下的插损值小于0.6db，表明信号传输损耗小。
32.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种微带转波导的垂直过渡结构，其特征在于，包括：介质基板(1)、第一微带线(2)、微带阻抗变换线(3)、矩形波导(4)、主天线单元(5)、寄生天线单元(6)、过孔(7)、接地层(8)；所述介质基板(1)的正面和背面均分布有接地层(8)；在介质基板(1)的正面一侧沿介质基板(1)长度方向依次设有第一微带线(2)和微带阻抗变换线(3)，第一微带线(2)和微带阻抗变换线(3)相连接，第一微带线(2)和微带阻抗变换线(3)两侧与介质基板(1)正面的接地层(8)之间设有间隙；在介质基板(1)的正面自微带阻抗变换线(3)向介质基板(1)的另一侧方向依次布设有主天线单元(5)和寄生天线单元(6)；主天线单元(5)和寄生天线单元(6)均为矩形贴片天线；主天线单元(5)与微带阻抗变换线(3)通过第二微带线(9)连接，寄生天线单元(6)与主天线单元(5)之间设有间隙；主天线单元(5)和寄生天线单元(6)外围与介质基板(1)正面的接地层(8)之间设有间隙；在介质基板(1)上，多个过孔(7)围绕第一微带线(2)、微带阻抗变换线(3)、主天线单元(5)和寄生天线单元(6)外围设置；过孔(7)连通介质基板(1)正面和背面的接地层(8)；矩形波导(4)安装在介质基板(1)正面，与介质基板(1)正面的接地层(8)连接；矩形波导(4)将主天线单元(5)和寄生天线单元(6)罩在其内；矩形波导(4)的长度方向与介质基板(1)长度方向一致；矩形波导(4)一侧窄边设有通道供微带阻抗变换线(3)穿过。2.如权利要求1所述的微带转波导的垂直过渡结构，其特征在于，矩形波导(4)的下边缘压在主天线单元(5)和寄生天线单元(6)外围设置的过孔(7)上。3.如权利要求1所述的微带转波导的垂直过渡结构，其特征在于，第一微带线(2)和微带阻抗变换线(3)位于矩形的介质基板(1)的宽度方向的中心。4.如权利要求1所述的微带转波导的垂直过渡结构，其特征在于，主天线单元(5)的至少一个角被切除。5.如权利要求4所述的微带转波导的垂直过渡结构，其特征在于，主天线单元(5)的一对对角被切除。6.如权利要求1所述的微带转波导的垂直过渡结构，其特征在于，第一微带线(2)为50欧微带线。

技术总结
本实用新型提供一种微带转波导的垂直过渡结构，包括：介质基板，在介质基板的正面一侧沿介质基板长度方向依次设有第一微带线和微带阻抗变换线，第一微带线和微带阻抗变换线相连接，第一微带线和微带阻抗变换线两侧与介质基板正面的接地层之间设有间隙；在介质基板的正面自微带阻抗变换线向介质基板的另一侧方向依次布设有主天线单元和寄生天线单元；主天线单元和寄生天线单元均为矩形贴片天线；主天线单元与微带阻抗变换线通过第二微带线连接，寄生天线单元与主天线单元之间设有间隙；主天线单元和寄生天线单元外围与介质基板正面的接地层之间设有间隙；矩形波导将主天线单元和寄生天线单元罩在其内；本实用新型实现了微带到矩形波导窄边馈入的垂直过渡结构，结构紧凑。凑。凑。


技术研发人员：邓俊 屈操 刘建华 吴楚
受保护的技术使用者：无锡威孚高科技集团股份有限公司
技术研发日：2021.08.18
技术公布日：2022/1/4