[发明专利]毫米波矩形同轴线与微带线的过渡转换结构

说明书

本发明公开了一种矩形同轴线与微带的过渡转换电路，属于微波毫米波在矩形同轴线‑微带之间过渡转换技术。该过渡转换电路包括金属载体、微带线、微带线支撑金属柱、矩形同轴线、连接金属柱、微带线介质通孔、补偿金属条。本发明基于微带补偿结构与LC滤波的原理，实现了矩形同轴线与微带线两者之间的电磁信号传输，具有设计巧妙、结构简单、方便调试、插入损耗小、驻波特性好的特点。

技术领域

本发明设计了一种适用于毫米波频段范围内矩形同轴线与微带线的过渡转换电路，具体地说，是设计一种垂直转换及相应补偿结构的矩形同轴线与微带线过渡转换电路。

背景技术

近年来，微波集成电路和微波微系统的发展十分迅速，极大地促进了微波器件的多功能化和小型化，同时对微波传输线提出了更高的要求：应用频率更高，传输损耗更小，尺寸更集约。现有的微波集成电路中常采用的微带线、共面波导和接地共面波导等传输线在较高集成度的应用中，传输线间的电磁耦合和辐射损耗较大，因此平面工艺矩形同轴线很难进一步实现微波系统的高集成和小型化。

采用微金属加工工艺的矩形同轴线，则可以在微波毫米波频段实现高集成、小型化的同时，降低传输线的电磁耦合和辐射损耗。而在微波集成电路封装中，通常采用倒装工艺将芯片封装到微带结构上。因此，实现矩形同轴线与微带线之间的低损耗转换十分必要。

矩形同轴的加工制造主要经过三个步骤：首先采用光刻和溅射，使用光刻胶做出传输线结构，然后利用金属电镀，最后剥离光刻胶。由于加工工艺的限制，矩形同轴线与微带线之间的模态和低损耗转换面临很大的挑战。

为了实现矩形同轴线中TEM模与微带线中准TEM模之间的转换，就需要设计一种转换电路。目前，同轴线与微带线之间的转换电路一般有两种形式：平行转换和垂直转换。在传统的转换结构中，都是将同轴线内导体与微带线的导带直接连接。目前工作于50～70GHz频段内的矩形同微轴线与微带线之间的过渡转换结构尚属空白。

发明内容

本发明提供了一种比现有技术方案性能更好的矩形同轴线与微带线过渡转换电路，对垂直转换结构引入补偿来实现对转换电路性能的优化，具有插入损耗小、驻波特性好、频带宽的特点。

为实现以上的效果，本发明采用的具体方案如下。

在微带线金属接地板与外加金属板之间利用金属柱连接，实现对微带线的支撑，同时也实现微带线的金属接地板与矩形同轴线的外导体可靠连接。

在微带线与矩形同轴线连接的位置，矩形同轴线密封，并在上部开孔。将微带线置于矩形同轴线上方，除去正对矩形同轴线开孔处的金属接地板。

在矩形同轴线内导体的尾端上方的垂直方向上，通过在微带线上打通孔和添加直径略小于矩形同轴线内导体宽度的金属柱，将同轴线内导体与微带线的导带相连。

矩形同轴线内导体与微带线导带的连接金属柱引入了电感，这就影响了转换结构的性能。

在微带线导带上距离连接结构一定距离处添加一个厚度与导带相同的金属条，引入等效电容，与引入的等效电感形成如图3的滤波结构，补偿转换结构中引入的电感。

金属条的添加可以改善过渡转换电路端口的驻波特性。

与现有结构相比，本发明引入的补偿结构，对现有的垂直转换结构进行了优化。经过测试，本发明所提出的过渡转换电路，在55～65GHz的频率范围内，插入损耗小于0.5dB，回波损耗优于18dB。由此可知，本发明已经很好地实现了电磁信号在矩形同轴线与微带线之间的传输，为微波毫米波频段的矩形同轴线与微带线之间的工程设计提供了更好的选择方案。

本发明设计简单，方便调试，而且性能稳定，主要应用于微波毫米波频段的电磁信号的传输，特别是应用于矩形同轴线-微带线的过渡、传输。

附图说明