CN105261815A - 一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，与现有技术相比解决了波导-微带过渡电路尺寸容差性小和工作频段不可调的缺陷。本发明的金属圆柱通道中插有四氟套，四氟套的一端与微带电路的下表面完全接触，四氟套的另一端与波导通孔的下表面完全接触，圆形通孔、绝缘通孔和四氟套三者的圆心上下对应，金属探针的前端通过圆形金属焊盘的圆形通孔插在四氟套内，金属探针的尾端固定安装在微带电路上；矩形金属块活动安装在波导通孔的输出末端，矩形金属块截面的外形、尺寸均与波导通孔截面相同。本发明可实现不同频段微波信号在矩形波导与微带传输线间的传输，具有电路尺寸容差性大和工作频段可调的突出特性。

Description

一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路

技术领域

本发明涉及微波毫米波器件技术领域，具体来说是一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路。

背景技术

在微波毫米波中，微带线是微波集成电路中一种十分重要的传输形式，然而目前许多毫米波测试***和器件的接口均采用矩形波导，因此，波导-微带过渡电路被广泛的应用于毫米波单片集成电路和混合电路的检测以及波导与平面电路的连接中，以使两种传输线间具有良好的匹配过渡。波导-微带过渡技术因此成为***实现的关键技术之一，受到广泛研究。

而随着微波毫米波测试***和器件工作频率不断向高频段发展，常见的波导-微带过渡电路由于其不可调整的特性，通常面临加工误差影响电路工作频段，甚至导致波导、微带两种传输线间匹配恶化的问题。如何开发出一种能够进行工作频段微调的波导-微波过渡电路已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中波导-微带过渡电路尺寸容差性小和工作频段不可调的缺陷，提供一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，包括金属腔体结构，金属腔体结构的上部横向设有腔体，金属腔体结构的中部横向设有波导通孔，波导通孔与腔体两者相平行，金属腔体结构上纵向设有金属圆柱通道且金属圆柱通道分别与波导通孔和腔体相垂直，金属圆柱通道均与波导通孔和腔体相通，

所述的腔体内安装有微带电路，微带电路的输出端为50Ω微带传输线，微带电路的输入端为圆形金属焊盘，圆形金属焊盘上设有圆形通孔，微带电路的接地金属层上设有绝缘通孔，绝缘通孔的直径大于圆形通孔，微带电路的接地金属层焊接在腔体的上表面；

所述的金属圆柱通道中插有四氟套，四氟套的一端与微带电路的下表面完全接触，四氟套的另一端与波导通孔的下表面完全接触，圆形通孔、绝缘通孔和四氟套三者的圆心上下对应，金属探针的前端通过圆形金属焊盘的圆形通孔插在四氟套内，金属探针的尾端固定安装在微带电路上；矩形金属块活动安装在波导通孔的输出末端，矩形金属块截面的外形、尺寸均与波导通孔截面相同。

所述的金属腔体结构的底部开有螺纹孔，螺纹孔位于矩形金属块的下方，锁紧螺钉安装在螺纹孔上且抵在矩形金属块上。

所述的波导通孔长为25mm、宽为10.67mm、高为4.32mm,金属圆柱通道的直径为2.4mm，腔体的深度为8mm、长度为15mm、宽度为8mm，微带电路的介质基片为Rogers5880，微带电路的介质基片厚度为0.254mm，微带电路输出端的50Ω微带传输线线宽为0.76mm，圆形金属焊盘的直径为1.5mm，绝缘通孔的直径为2mm。

所述的金属探针的尾端为长为1mm、宽为0.7mm、高为0.5mm的矩形结构，金属探针前端的直径为0.7mm。

所述的四氟套的内径与金属探针的外径相同，四氟套的外径与金属圆柱通道的内径相同。

有益效果

本发明的一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，与现有技术相比可实现不同频段微波信号在矩形波导与微带传输线间的传输，具有电路尺寸容差性大和工作频段可调的突出特性，降低了微波***（特别是亚毫米波、毫米波微波***）构建难度。具有结构简单、易加工、信号传输损耗小、工作频段可调的特点。

附图说明

图1为本发明的结构立体图；

图2为本发明的侧面剖视图；

图3为本发明中圆形通孔与绝缘通孔相接处的结构放大图；

图4为本发明中四氟套内圈距离矩形金属块为2.47mm时的电路参数分析图；

图5为本发明中四氟套内圈距离矩形金属块为2.13mm时的电路参数分析图；

其中，1-金属腔体结构、2-微带电路、3-金属探针、4-金属圆柱通道、5-波导通孔、6-螺纹孔、7-锁紧螺钉、8-矩形金属块、9-腔体、10-四氟套、11-圆形金属焊盘、12-圆形通孔、13-绝缘通孔。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1和图2所示，本发明所述的一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，包括金属腔体结构1，金属腔体结构1的上部横向（水平）设有腔体9，腔体9用于连接微带线，金属腔体结构1的中部横向（水平）设有波导通孔5，波导通孔5用于连接矩形波导。金属圆柱通道4纵向（垂直）设置在金属腔体结构1上，金属圆柱通道4、波导通孔5和腔体9可以为固化设计在金属腔体结构1内的结构，分别位于金属腔体结构1的纵向中部、横向上部和横向中部，波导通孔5的长L、宽a、高b分别为25mm、10.67mm、4.32mm,腔体9的深度h3、长度L3、宽w3分别为8mm、15mm、8mm，波导通孔5与腔体9两者相平行。金属圆柱通道4分别与波导通孔5和腔体9相垂直，金属圆柱通道4的直径Φd2为2.4mm，金属圆柱通道4用于四氟套10的安装，其与波导通孔5和腔体9相通。

腔体9内安装有微带电路2，微带电路2的可以为Rogers5880，微带电路2介质基片的厚度h为0.254mm。微带电路2的输出端为50Ω微带传输线，50Ω微带传输线线宽w为0.76mm。微带电路2的输入端为圆形金属焊盘11，圆形金属焊盘11的直径Φd3为1.5mm。如图3所示，圆形金属焊盘11上设有圆形通孔12，用于金属探针3的穿过。微带电路2的接地金属层焊接在腔体9的上表面，微带电路2的接地金属层上设有绝缘通孔13，绝缘通孔13的直径Φd3可以为2mm，即在微带电路2的底部（接地金属层）上设一个孔，绝缘通孔13的直径大于圆形通孔12，以避免微带电路2的接地金属层与金属探针3相接触。

金属圆柱通道4中插有四氟套10，四氟套10的外径与金属圆柱通道4的内径相同，四氟套10的一端与微带电路2的下表面完全接触，四氟套10的另一端与波导通孔5的下表面完全接触，即四氟套10两端的圆周均分别与微带电路2的下表面或波导通孔5的下表面相接触。圆形通孔12、绝缘通孔13和四氟套10三者的圆心上下对应，以便于金属探针3的***。金属探针3的尾端可以为矩形结构，即矩形金属块，矩形金属块长L4、宽w4、高h4分别为1mm、0.7mm、0.5mm，金属探针3前端的直径Φd1为0.7mm。金属探针3的前端通过圆形金属焊盘11的圆形通孔12插在四氟套10内，四氟套10的内径与金属探针3的外径相同，金属探针3的尾端固定安装在微带电路2上。金属探针3前端超出波导通孔5上表面的长度h0为2.03mm，当然，在此，金属探针3可以针对不同的波导尺寸进行调整，以适应不同的波导范围。

矩形金属块8活动安装在波导通孔5的输出末端，即矩形金属块8可以在波导通孔5的输出末端横向移动。矩形金属块8截面的外形、尺寸均与波导通孔5截面相同，矩形金属块8宽、高分别与波导通孔5宽a、高b相等，而矩形金属块8的长度L1则可以为10mm。为了方便对矩形金属块8的固定，金属腔体结构1的底部可以开个螺纹孔6，螺纹孔6同时也位于矩形金属块8的下方，锁紧螺钉7安装在螺纹孔6上且抵在矩形金属块8上，对矩形金属块8进行固定。

在实际使用时，当微波信号由波导通孔5进入并在波导通孔5内传输时，根据微波信号电磁场分布特性，适当调节放置于波导通孔5末端的矩形金属块8位置L0后，将锁紧螺钉7旋入螺纹孔6固定矩形金属块8的位置，进而在波导通孔5末端形成微波信号传输短路面，实现微波信号在波导通孔5轴向传输截止。此时，通过适当选取的金属探针3超出波导通孔5上表面的长度h0，实现微波信号向由装入金属圆柱通道4的四氟套10和金属探针3构成的50Ω同轴电路的馈送，继而馈送至与50Ω同轴电路相连的50Ω微带电路，实现微波信号在矩形波导与微带电路间相互传输。从而根据不同频段微波信号电场分布特性，通过调节矩形金属块8与四氟套10内圈的距离L0和金属探针3超出波导通孔5上表面的长度h0，最终实现不同频段微波信号在矩形波导与微带电路间相互传输。如图4所示，按本发明中所述的尺寸，四氟套内圈距离矩形金属块的距离L0为2.47mm时，利用电磁场仿真软件HFSS搭建由上述结构参数确定的电路模型，分析电路S参数，分析结果如图4所示。再调整四氟套内圈距离矩形金属块的距离L0为2.13mm，重新分析电路S参数，分析结果如图5所示。对比电路结构调整前后S参数分析结果图4和图5，可以得出本发明提供的过渡电路可实现不同频段微波信号在矩形波导与微带传输线间的传输。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，包括金属腔体结构（1），金属腔体结构（1）的上部横向设有腔体（9），金属腔体结构（1）的中部横向设有波导通孔（5），波导通孔（5）与腔体（9）两者相平行，金属腔体结构（1）上纵向设有金属圆柱通道（4）且金属圆柱通道（4）分别与波导通孔（5）和腔体（9）相垂直，金属圆柱通道（4）均与波导通孔（5）和腔体（9）相通，其特征在于：

所述的腔体（9）内安装有微带电路（2），微带电路（2）的输出端为50Ω微带传输线，微带电路（2）的输入端为圆形金属焊盘（11），圆形金属焊盘（11）上设有圆形通孔（12），微带电路（2）的接地金属层上设有绝缘通孔（13），绝缘通孔（13）的直径大于圆形通孔（12），微带电路（2）的接地金属层焊接在腔体（9）的上表面；

所述的金属圆柱通道（4）中插有四氟套（10），四氟套（10）的一端与微带电路（2）的下表面完全接触，四氟套（10）的另一端与波导通孔（5）的下表面完全接触，圆形通孔（12）、绝缘通孔（13）和四氟套（10）三者的圆心上下对应，金属探针（3）的前端通过圆形金属焊盘（11）的圆形通孔（12）插在四氟套（10）内，金属探针（3）的尾端固定安装在微带电路（2）上；矩形金属块（8）活动安装在波导通孔（5）的输出末端，矩形金属块（8）截面的外形、尺寸均与波导通孔（5）截面相同。

2.根据权利要求1所述的一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，其特征在于：所述的金属腔体结构（1）的底部开有螺纹孔（6），螺纹孔（6）位于矩形金属块（8）的下方，锁紧螺钉（7）安装在螺纹孔（6）上且抵在矩形金属块（8）上。

3.根据权利要求1所述的一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，其特征在于：所述的波导通孔（5）长为25mm、宽为10.67mm、高为4.32mm,金属圆柱通道（4）的直径为2.4mm，腔体（9）的深度为8mm、长度为15mm、宽度为8mm，微带电路（2）的介质基片为Rogers5880，微带电路（2）的介质基片厚度为0.254mm，微带电路（2）输出端的50Ω微带传输线线宽为0.76mm，圆形金属焊盘（11）的直径为1.5mm，绝缘通孔（13）的直径为2mm。

4.根据权利要求1所述的一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，其特征在于：所述的金属探针（3）的尾端为长为1mm、宽为0.7mm、高为0.5mm的矩形结构，金属探针（3）前端的直径为0.7mm。

5.根据权利要求1所述的一种具有工作频段可调功能的波导与微波过渡电路，其特征在于：所述的四氟套（10）的内径与金属探针（3）的外径相同，四氟套（10）的外径与金属圆柱通道（4）的内径相同。