基于HTCC的波导-微带探针垂直过渡装置及过渡结构的制作方法

本发明涉及微波毫米波器件，尤其涉及一种基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置及过渡结构。

背景技术：

1、w波段的毫米波通信系统在频率范围为75ghz到110ghz，具有一些显著的优势，例如较低的大气损耗、短波长和在多尘多雾条件下的良好工作性能。该波段在无线通信、雷达成像和小型化精确制导等领域有广泛的应用。在w波段毫米波系统中，通常使用平面电路作为内部芯片，但与之相连的天线到收发前端的信号传输线采用波导结构。但是由于波导无法直接与系统电路中的芯片级联，因此需要进行波导过渡转换。此外，随着微波组件在军事和航空等领域的广泛应用，对微波组件的气密性提出了更高的要求，气密性封装能够确保芯片与外部环境隔离，防止水分和有害气体对芯片的侵蚀。因此，在这一背景下，选择微带线-矩形波导作为过渡结构具有重要意义。这种结构不仅能够实现低插损、宽带和提高系统的传输效率，还能够保持高气密性，确保微波组件的稳定性和可靠性。

2、htcc（高温共烧陶瓷）技术在集成电路领域具有显著优势。它具备结构强度高、导热性好、化学稳定性高、集成度高、气密性好、机械应力强的特点，同时还支持多次焊接调试和单层基板修改。这种技术被广泛用于大功率微组装电路，特别是在车载大功率电路和微电子集成产品领域，具有巨大的应用前景。在htcc工艺中，氧化铝陶瓷和氮化铝陶瓷是两种常用的基板类型。鉴于这些特性，选择htcc作为垂直siw的介质基板是最为理想的决策。

3、随着集成电路领域的发展，对过渡结构的低损耗性能要求越来越高，因此选择合适的材料作为探针的介质基板是比较关键环节。石英作为一种刚性基板材料，相对于htcc来说，其具有优异的加工一致性、化学稳定性、机械强度、尺寸稳定性和低损耗性。所以选择石英作为探针的介质基板是一个较为佳的选择。综上所述，为同时兼顾过渡结构的气密性和低损耗性，设计一款异构的波导-微带垂直过渡结构是一个最佳选择。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何提供一种结构简单、加工精度高、气密性良好的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置及过渡结构。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，包括一个过渡结构和四分之一波长短路面，所述过渡结构包括竖直设置的矩形波导，所述矩形波导的上端设置有阶梯型垂直siw，所述阶梯型垂直siw的中间形成有贯穿其上下侧的通孔，四分之一波长短路面的下端插入到所述通孔内，平面传输结构的一端插入到所述四分之一波长短路面内，所述平面传输结构的另一端为所述过渡装置的信号连接端。

3、相应的，本发明还公开了一种基于htcc的波导-微带探针垂直过渡结构，包括两个左右对称设置的所述垂直过渡装置，两个所述垂直过渡装置之间通过平面传输线组件进行连接。

4、进一步的技术方案在于：所述平面传输线组件包括石英介质基板，所述石英介质基板的外侧设置有传输波导，所述石英介质基板上形成有平面传输线，所述平面传输线的一端与一个所述垂直过渡装置的信号连接端连接，所述平面传输线的另一端与另一个所述垂直过渡装置的信号连接端连接。

5、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述过渡装置使用阶梯型垂直siw将微带线和矩形波导隔开，不是矩形探针直接伸入矩形波导，从而隔绝了外来气体和水分进入波导电路，保证过渡装置的气密性。使用h面探针来过渡电磁波能量从波导到微带线的传输，不仅仅使得加工更加容易，而且扩展过渡结构在w波段的有效工作带宽，再利用石英作为探针和微带线的介质基板，使得过渡结构具有更低的插入损耗和回波损耗。具有结构简单、加工精度高、气密性良好等优点。

技术特征：

1.一种基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：包括一个过渡结构和四分之一波长短路面（103），所述过渡结构包括竖直设置的矩形波导（102），所述矩形波导（102）的上端设置有阶梯型垂直siw（101），所述阶梯型垂直siw（101）的中间形成有贯穿其上下侧的通孔，四分之一波长短路面（103）的下端插入到所述通孔内，平面传输结构（105）的一端插入到所述四分之一波长短路面（103）内，所述平面传输结构（105）的另一端为所述过渡装置的信号连接端。

2.如权利要求1所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：所述阶梯型垂直siw（101）包括若干层的htcc介质基板（1011），所述通孔外周的htcc介质基板（1011）上形成有若干个竖直设置的外围金属通孔（1012）和内围金属通孔（1013）。

3.如权利要求1所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：所述四分之一波长短路面（103）位于阶梯型垂直siw（101）的正上方，其顶面和侧面都是一个封闭的结构，其底面端口大小与阶梯型垂直siw（101）顶部的开口大小完全重合，使得所述四分之一波长短路面（103）与所述矩形波导（102）以及所述阶梯型垂直siw（101）之间形成一个密封的结构。

4.如权利要求1所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：所述平面传输结构（105）包括石英介质基板（1055），所述石英介质基板（1055）上设置有矩形探针（1051），所述矩形探针（1051）的一端为自由端，矩形探针（1051）的另一端经高阻线（1052）与阻抗匹配线（1053）的一端连接，所述阻抗匹配线（1053）的另一端与50欧姆微带线（1054）的一端连接，50欧姆微带线（1054）的另一端为所述过渡装置的信号连接端。

5.如权利要求4所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：所述矩形探针（1051）以及部分所述高阻线（1052）位于所述四分之一波长短路面（103）内，且所述矩形探针（1051）位于所述阶梯型垂直siw（103）的通孔的上侧。

6.如权利要求5所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：位于所述阶梯型垂直siw（103）外侧的高阻线（1052）、阻抗匹配线（1053）以及部分50欧姆微带线（1054）的外侧设置有减高波导（104）。

7.如权利要求3所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：所述阶梯型垂直siw（101）位于矩形波导（102）的正上方，其底面完全与矩形波导（102）的传输端口相接触，且与矩形波导（102）的e面中心线一致；所述矩形探针（1051）位于阶梯型垂直siw（101）的正上方距离所述短路面四分之一波长处，完全伸入到四分之一波长短路面（103）之中，与矩形波导（102）的信号传播方向垂直，所述50欧姆微带线（1054）与阻抗匹配线（1053）相连接，其宽度小于阻抗匹配线（1053）的宽度。

8.如权利要求3所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡装置，其特征在于：所述矩形探针（1051）、高阻线（1052）、阻抗匹配线（1053）、50欧姆微带线（1054）以及减高波导（104）的h面中心线一致。

9.一种基于htcc的波导-微带探针垂直过渡结构，其特征在于包括两个左右对称设置的如权利要求1-8任意一项所述的垂直过渡装置（1），两个所述垂直过渡装置（1）之间通过平面传输结构（105）进行连接。

10.如权利要求9所述的基于htcc的波导-微带探针垂直过渡结构，其特征在于：一个所述垂直过渡装置（1）的平面传输结构（105）的信号连接端与另一个所述垂直过渡装置（1）的信号连接端连接，将两个所述垂直过渡装置（1）连接到一起。

技术总结
本发明公开了一种基于HTCC的波导‑微带探针垂直过渡装置及过渡结构，涉及微波毫米波器件技术领域。所述过渡装置包括一个过渡结构和四分之一波长短路面，所述过渡结构包括竖直设置的矩形波导，所述矩形波导的上端设置有阶梯型垂直SIW，所述阶梯型垂直SIW的中间形成有贯穿其上下侧的通孔，四分之一波长短路面的下端插入到所述通孔内，平面传输结构的一端插入到所述四分之一波长短路面内，所述平面传输结构的另一端为所述过渡装置的信号连接端。所述过渡装置和过渡结构具有结构简单、加工精度高、气密性良好等优点。

技术研发人员：赵博韬,曾欣
受保护的技术使用者：石家庄烽瓷电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17