[发明专利]一种基于楔形波导膜片的波导到微带同向转换结构

说明书

本发明属于毫米波及太赫兹频段波导到微带线的转换结构技术领域，具体提供一种基于楔形波导膜片的波导到微带同向转换结构，用以解决现有波导到微带同向转换结构存在的输入和输出呈正交配置的问题；本发明通过在输入标准波导的末端增加终端短路的增高波导，并在增高波导中横向插入楔形波导膜片来形成超紧凑U型弯，借此将电磁波的传播方向旋转90度，从而实现波导到微带的同向共线转换，并且所引入的楔形波导膜片不仅参与阻抗匹配，同时有效抑制U型弯的寄生谐振模式，从而拓展转换结构的带宽；基于此，本发明具有结构简单紧凑、加工方便等优点，且有效提高转换性能，在混频器、倍频器、检波器和放大器等功能模块的设计中具有很好的实用价值。

技术领域

本发明属于毫米波及太赫兹频段波导到微带线的转换结构技术领域，具体涉及一种基于楔形波导膜片的波导到微带同向转换结构。

背景技术

在毫米波及太赫兹频段，测试设备及组件模块基本都采用标准波导作为接口和互连传输线以减小损耗；同时，为了方便与有源器件互连，微带线或悬置微带线等平面传输线也被大量采用。由于波导和微带线支持不同的电磁波模式，同时具有不同的特性阻抗，因此有必要实现电磁波从波导(TE10模)到微带(准TEM模)的转换；在所有波导到微带的转换结构中，E面探针因为具有结构简单、频带较宽、加工方便等特点而被广泛应用。

然而，传统的基于E面探针的波导到微带转换结构其输入输出之间是正交的(成90°分布)，这给实际的电路设计、模块测试等造成了极大的不便，同时也在一定程度上增大了电路的尺寸。进一步的，能够实现波导到微带的同向转换主要分为两类：第一种方式是在基片上设计一些特殊结构，比如鳍线结构、扇形结构、空气桥等，来实现波导到微带的同向转换；然而，设计这些结构无疑会增大电路的面积，同时增大电路的损耗；同时，这些特殊结构往往需要一些特殊的工艺，比如异形切割、双面光刻、基片钻孔等，这些工艺会极大的增加电路设计的复杂度和制作成本，降低电路的成品率。另一种方式是采用波导渐变弯曲的方式，以一个缓慢的波导弯曲结构，调整输入波导的端口和输出微带线在同一条直线上；这种方式因为结构简单，易于操作而得到大量的运用；但是，渐变的波导弯曲会占据非常大的电路面积，不仅增加了波导的损耗，也增加了模块的体积和重量。

由此可见，传统的波导到微带同向转换结构，要么结构复杂，增加电路的设计成本；要么体积庞大，占据了过多的电路面积。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有波导到微带同向转换结构存在的结构复杂或者体积庞大的问题，提供一种基于楔形波导膜片的波导到微带同向转换结构，用以极大地简化波导到微带同向过渡的设计、并提高转换的性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于楔形波导膜片的波导到微带同向转换结构，输入标准波导1与输出微带线结构；其特征在于，所述波导到微带同向转换结构还包括输入增高波导2，所述输入增高波导2连接于输入标准波导1、且末端设置短路面，所述输入增高波导2内设置有楔形波导膜片3、使得输入增高波导2内沿电磁波传播方向形成超紧凑U型弯；所述输出微带线结构从输入增高波导2的短路面沿输入标准波导1的中心线插入输入增高波导2、且输出微带线结构沿着输入标准波导1的E面布置。

进一步的，所述输出微带线结构包括：基片4，以及设置于基片上的E面探针5、匹配微带6与主微带7；所述E面探针5、匹配微带6与主微带7沿输入标准波导1的中心线布置、且依次连接。

进一步的，所述输入增高波导2的宽边尺寸为A₁、窄边增高尺寸为b₁、长度为L₁，且A₁/a＝1、b₁/b＝λ₁、L₁/b＝λ₂，a为输入标准波导的宽边尺寸、b为输入标准波导的窄边尺寸，且a＝2b，λ₁的取值范围为0.5～0.7、λ₂的取值范围为1.6～1.8。