基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置及制备方法制造方法及图纸

技术编号:18898073 阅读:38 留言:0更新日期:2018-09-08 13:01
本发明专利技术涉及一种基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置及制备方法,包括:波导1;基板2,设置于所述波导1的第一端面;金属柱阵列3,设置于所述基板2内;接地板4,设置于所述基板2上;介质板5,设置于所述接地板4上;微带板6,设置于所述介质板5上。本发明专利技术提供的基于LTCC基板的E波段缝隙耦合型波导微带转换装置,在获得较大的传输带宽的同时解决了相关波导微带转换装置在LTCC基板上的装配问题,并使得波导微带在水平方向上占用的空间有所减小,进一步地提高波导微带转换装置在LTCC基板上的实用性。

Slot coupled waveguide microstrip conversion device based on LTCC and its fabrication method

The invention relates to a slot-coupled waveguide microstrip converter based on LTCC and a preparation method thereof, which comprises a waveguide 1; a substrate 2 arranged on the first end face of the waveguide 1; a metal column array 3 arranged in the substrate 2; a ground plate 4 arranged on the substrate 2; a dielectric plate 5 arranged on the ground plate 4; and a microstrip arranged on the ground plate 4; Plate 6 is disposed on the dielectric plate 5. The E-band slot-coupled waveguide microstrip conversion device based on LTCC substrate solves the problem of assembling the related waveguide microstrip conversion device on LTCC substrate while obtaining a large transmission bandwidth, and reduces the space occupied by the waveguide microstrip in the horizontal direction, thereby further improving the waveguide microstrip. The practicability of the conversion device on the LTCC substrate.

【技术实现步骤摘要】
基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置及制备方法
本专利技术涉及毫米波通信
,具体涉及一种频段在E波段,且基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置及制备方法。
技术介绍
随着微波、毫米波技术在现代无线通信系统中的高速发展,微波毫米波混合集成电路在军用雷达、制导等武器系统以及民用通信等领域得到了广泛的应用,尤其是未来5G潜在使用频段-E波段在近几年也引起了移动通信领域的关注。Nokia、华为与德国电信陆续在2015、2016年展出了73GHz空中传输(Over-the-AirTechnology,简称OTA)成果,相关的研究也在持续进行。由于73GHz频段有2GHz的连续带宽可以使用,而这是5G拟议频率频谱中范围最广的,所以对该波段的研究尤为重视。毫米波固态电路的对外接口大多采用波导结构,同时电路测试模块也大多采用波导结构,方便进行测试,也方便与其它有源、无源电路及天线等互联组成毫米波频段的电路模块以及系统。在毫米波频段进行电路测试时,需要采用波导微带过渡结构实现电磁波的过渡,即从波导的TE10模式转换为微带的准TEM模式。另外,波导微带转换装置也常用于微带天线和微波传输线之间,由于矩形波导功率容量较大,衰减较小,因而波导微带转换装置可用于降低微带天线的损耗。常用的波导微带转换装置可以分为以下几类:脊波导转换、过渡鳍线转换和探针转换型。在毫米波低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic,简称LTCC)组件中,上述的几种转换结构的过渡基本都是水平过渡,横向占用的空间比较大,而且在LTCC基板上进行装配时,会落到基板的外侧,不利于整体结构的设计和各个组件之间的衔接,此外,上述几种结构还需要将LTCC基板切割成特殊形状,加大了加工难度,使得组件的设计复杂化。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题,本专利技术提出一种基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置及制备方法。具体地,一方面,本专利技术的一个实施例提供了一种基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置,包括:波导1;基板2,设置于所述波导1的第二端面;金属柱阵列3,设置于所述基板2内;接地板4,设置于所述基板2上;介质板5,设置于所述接地板4上;微带板6,设置于所述介质板5上。在本专利技术的一个实施例中,所述接地板4上开有矩形槽7,其中,所述矩形槽7位于所述金属柱阵列3上方,且小于所述金属柱阵列3。在本专利技术的一个实施例中,所述矩形槽7为耦合槽,长度为1/2导波波长,宽度为1/4的导波波长。在本专利技术的一个实施例中,所述波导1为矩形波导;其中,所述金属柱阵列3与所述矩形波导的第一端面的开口对齐。在本专利技术的一个实施例中,所述基板2为四层Ferro-A6S生瓷带。在本专利技术的一个实施例中,所述金属柱阵列3为矩形铜柱阵列。在本专利技术的一个实施例中,所述接地板4的材料为铜。在本专利技术的一个实施例中,所述介质板5为两层Ferro-A6S生瓷带。在本专利技术的一个实施例中,所述微带板6包括依次电连接的耦合探头61、第一渐变线62、高阻抗线63、第二渐变线64及微带线65。另一方面,本专利技术的一个实施例提供了一种基于LTCC的波导微带转换装置的制备方法,包括:步骤1:在四层Ferro-A6S生瓷介质基板中制备金属柱阵列;步骤2:在所述四层Ferro-A6S生瓷介质基板上方铺铜材料作为接地板;步骤3:在所述金属柱阵列上方的所述接地板上开设矩形槽,所述矩形槽小于所述金属柱阵列;步骤4:在所述接地板上制备两层Ferro-A6S生瓷介质板;步骤5:在所述两层Ferro-A6S生瓷介质板铺铜材料;步骤6:在所述铜材料刻蚀微带板;步骤7:在所述基板下方装配波导以完成所述波导微带转换装置的制备,其中,所述波导第一端面的开口与所述金属柱阵列对齐。本专利技术的有益效果在于:提供一种基于LTCC基板的E波段缝隙耦合型波导微带转换装置,得到较大的传输带宽,同时解决相关波导微带转换装置在LTCC基板上的装配问题,并使得波导微带在水平方向上占用的空间有所减小,进一步地提高波导微带转换装置在LTCC基板上的实用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于LTCC的波导微带转换装置结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的微带板结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的波导微带转换装置的尺寸标注示意图;图4为本专利技术实施例提供的波导微带转换装置的介质板尺寸标注示意图;图5为本专利技术实施例提供的波导微带转换装置的主视图;图6为本专利技术实施例提供的波导微带转换装置的俯视图;图7为本专利技术实施例提供的波导微带转换装置的左视图;图8-图10为本专利技术实施例提供的基于LTCC的波导微带转换装置的制备方法流程图;图11为本专利技术实施例提供的波导微带转换装置的电磁仿真结果图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。实施例一请参见图1,图1为本专利技术实施例提供的基于LTCC的波导微带转换装置结构示意图,包括:波导1,第一端面开有开口;基板2,设置于所述波导的第二端面;接地板4,设置于所述基板上;介质板5,设置于所述接地板上;微带板6,设置于所述介质板上。进一步地,还包括金属柱阵列3,其中,所述金属柱阵列3设置于所述基板2内;利用金属柱阵列作为波导壁,因而不需要对标准波导和基板形状作任何改变。具体地,所述金属柱阵列3为矩形铜柱阵列。进一步地,所述接地板4上开有矩形槽7;所述矩形槽7作为耦合槽,其长度约为1/2导波波长,其宽度约为1/4的导波波长;优选地,所述矩形槽7的长度为1/2导波波长,其宽度为1/4的导波波长。优选地,所述矩形槽7的位于所述金属柱阵列3上方,且小于所述金属柱阵列3。具体地,所述波导1为矩形波导,为中空的长方体结构,所述波导1的第一端面开有第一开口,所述第一开口与所述金属柱阵列3对齐;所述波导1的第二端面开有第二开口,所述第一开口至所述第二开口形成中空腔体;优选地,所述第一开口与所述第二开口均为长方形结构且大小相等,所述中空腔体为长方体结构;所述第二开口处用于电磁波的馈入,电磁波穿过中空腔体并通过所述第一开口进入所述金属柱阵列3。具体地,所述基板2为四层Ferro-A6S生瓷带介质基板;优选地,所述接地板4的材料为铜。优选地,所述介质板5为两层Ferro-A6S生瓷带。具体地,请参见图2,图2为本专利技术实施例提供的微带板结构示意图,所述微带板6包括依次电连接的耦合探头61、第一渐变线62、高阻抗线63、第二渐变线64及微带线65。其中,所述第一渐变线62可以减小耦合探头61与高阻抗线63之间的反射,同时具有约束电磁能量的作用;第二渐变线64用于阻抗匹配。优选地,所述微带线65为50Ohm微带线。本实施例提供的波导微带转换装置,通过将矩形波导安装在LTCC基板下方,节省了空间,有助于整体微波结构的设计与拓展;同时,该结构在LTCC多层布线基板中采用了金属柱阵列等效替换波导壁,因而不需要对标准波导和LTCC基板形状作任何改本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置,其特征在于,包括:波导(1);基板(2),设置于所述波导(1)的第一端面;金属柱阵列(3),设置于所述基板(2)内;接地板(4),设置于所述基板(2)上;介质板(5),设置于所述接地板(4)上;微带板(6),设置于所述介质板(5)上。

【技术特征摘要】
1.一种基于LTCC的缝隙耦合型波导微带转换装置,其特征在于,包括:波导(1);基板(2),设置于所述波导(1)的第一端面;金属柱阵列(3),设置于所述基板(2)内;接地板(4),设置于所述基板(2)上;介质板(5),设置于所述接地板(4)上;微带板(6),设置于所述介质板(5)上。2.根据权利要求1所述的波导微带转换装置,其特征在于,所述接地板(4)上设置有矩形槽(7),其中,所述矩形槽(7)位于所述金属柱阵列(3)上方,且矩形槽(7)小于所述金属柱阵列(3)。3.根据权利要求2所述的波导微带转换装置,其特征在于,所述矩形槽(7)为耦合槽,长度为1/2导波波长,宽度为1/4的导波波长。4.根据权利要求1所述的波导微带转换装置,其特征在于,所述波导(1)为矩形波导;其中,所述金属柱阵列(3)与所述矩形波导的第一端面的开口对齐。5.根据权利要求1所述的波导微带转换装置,其特征在于,所述基板(2)为四层Ferro-A6S生瓷带。6.根据权利要求1所述的波导微带转换装置,其特征在于,所述金属柱阵列(3)为矩形铜...

【专利技术属性】
技术研发人员:赖睿王小虎张鹤伟陶海洋章刚玄岳高宇
申请(专利权)人:西安电子科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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