[发明专利]非接触式脊波导微带耦合缝探针过渡电路

说明书

本发明公开的一种非接触式脊波导微带耦合缝探针过渡结构，旨在提供一种具有宽频带、低插损的过渡电路。本发明通过下述技术方案予以实现：波导脊背延伸至开窗波导底部下方，向下截断并垂直转折后形成脊背开路端断面,并被从开窗波导窗口终端侧壁向下插入的微带基片分隔为波导耦合缝和屏蔽腔；微带探针从开窗波导的矩形窗口垂直插入耦合缝，面向脊背开路端垂直壁面形成电磁耦合缝过渡区，与脊背开路端3垂直表面平行的电场线和微带基片背端的波导屏蔽腔的电场线共同作用在微带探针表面形成面电流，经过开窗波导窗口通道内的一段高阻抗微带线来抵消微带探针与脊背开路端的侧壁间的分布电容后，将高阻的脊波导准TE₁₀模转换为微带准TEM模式，完成过渡。

技术领域

本发明涉及微波/毫米波电路领域，具体涉及包含脊波导的微波/毫米波模块与组件，主要应用于脊波导与微带电路之间的高效率信号传输。

背景技术

虽然微波单片集成电路均采用微带线实现信号传输与互联，但在很多大功率应用中需要用到矩形波导作为射频信号的输入输出接口。所以,如何设计宽频带、低插入损耗、尺寸小巧并且容易制造的波导—微带过渡电路显得尤为重要,其对系统的性能将有直接影响。目前,常用的波导到微带的过渡转换方法包括：波导—脊波导—微带过渡，波导—耦合探针—微带过渡，波导—对极鳍线—微带过渡等，可根据实际应用情况选用不同的过渡形式。这些过渡电路均具有较宽的工作频带，且插入损耗较小。脊波导过渡可覆盖工作频带宽，但若电路中的脊背末端与微带未良好接触，会大大影响过渡的电气性能。此外，重复的装卸也会造成电路性能的下降；耦合探针过渡从同轴探针发展而来，这种结构能够在较宽的频率范围内获得较小的插入损耗与驻波系数，但由于波导与微带的传输方向垂直，加大了系统集成难度，造成某些应用中无法或不易安装波导短路活塞，调试复杂；对脊鳍线过渡采用印制工艺在介质基片上制作来实现，由于无需波导元件配合，因而其电性能只由鳍线过渡段决定。对脊鳍线渐变设计常采用沿渐变方向的平滑阻抗变换曲线，以便在满足反射损耗要求的同时使渐变段的物理尺寸尽可能短。由于射频信号经过位于介质基片上的鳍线过渡段较长，因而其损耗相比其它过渡电路会略微偏大。

矩形波导受结构限制，其主模工作带宽无法覆盖倍频程，因此在宽带大功率应用中常常采用脊波导来替代矩形波导作为主传输线，能够实现2～3个倍频程的覆盖。通常的脊波导微带过渡电路采用微带导带直接与波导脊背接触的方式实现，其性能优劣主要取决于接触精度的高低。电路加工装配误差以及外界环境变化带来的应力容易造成接触程度变差，进而恶化过渡电路性能。传统的脊波导微带过渡电路采用波导脊背阶梯渐变后与微带导线接触的方式来实现信号过渡，其中阶梯渐变脊背虽然是一种简单有效的阻抗变换结构，但是由于脊波导的波长比矩形波导同频率的波长大，因而过渡段的物理尺寸很长，并且对机械加工的精度要求高，波导脊背与微带导线接触的紧密程度对过渡性能也有很大影响。因此传统的脊波导微带接触式过渡电路在稳定性以及抗震性能等方面均不理想。电磁场理论表明，通过电磁耦合同样可以实现信号的高效率传输。脊波导中的电磁信号主要位于脊背缝隙之间，通过插入其中的金属探针耦合电场或感应环耦合磁场均可实现电磁信号耦合。由于探入机构不和波导脊背直接接触，耦合信号的强弱将随频率明显变化，因而用于过渡时的工作带宽受到较大限制。

发明内容

本发明目的是针对传统接触式脊波导微带过渡电路的问题，提供一种具有宽频带、低插损的非接触式脊波导微带过渡电路，以降低电路制造难度，提升长期可靠性。