基于LTCC的E波段H面微探针型波导微带转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于LTCC的E波段H面微探针型波导微带转换装置，包括：介质基板(1)，包括金属层和设置于金属层上的LTCC介质基板；波导(2)，波导(2)垂直设置于介质基板(1)上；金属微带(3)，设置于介质基板(1)内，包括依次固定连接的微带探针、高阻抗线、阻抗变换器以及微带线；其中，微带探针通过第二开口悬空置于波导(2)内，高阻抗线、阻抗变换器以及微带线设置于波导(2)外，微带探针的中心距离金属层的距离为波导(2)内电磁波波长的四分之一的奇数倍；本发明专利技术提供的波导微带转换装置，使用了LTCC技术，因而可以进行在毫米波段完成高密度集成，从而满足其小型化的要求，同时针对73GHz频率进行了设计和优化，从而满足高质量信号传输的要求。

【技术实现步骤摘要】
基于LTCC的E波段H面微探针型波导微带转换装置
本专利技术涉及毫米波通信
，具体涉及一种基于LTCC的E波段H面微探针型波导微带转换装置。
技术介绍
随着电子系统的小型化发展，传统的平面结构电路已经无法满足其对集成度的要求。毫米波低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic，简称LTCC)技术作为一种高密度集成的典型技术，具有优良的高频、高Q特性，布线密度大，集成度高，设计灵活等特点，多用于毫米波单片的集成。在以LTCC为基础的毫米波通信系统中，微带线以其优良的传输特性得到了广泛的应用。对于接收系统而言，其前端通过波导将接收到的电磁波传输到微带线上。作为接收系统的第一级，波导微带转换结构极大影响着整个系统的性能。信号由波导传导到微带线上的过程中产生的过大损失会导致后继处理模块无法正常工作。性能优异的转换结构能够将信号传输的损失降至最低，为后级信号处理模块提供高质量的输入信号，从而保证整个系统的正常运行。高性能的波导微带过渡结构正广泛地被应用于射频收发前端。主要的过渡类型包括微探针，脊波导，对脊鳍线以及缝隙耦合等结构。其中微探针过渡结构简单，便于加工制作，应用较为广泛。5G通信采用了毫米波频段，与6GHz以下的频谱相比，毫米波的频谱不仅非常充裕，而且只要稍经授权就能使用，因此世界各地的业者都能运用毫米波。目前适用于5G的频率选项主要包括28GHz，39GHz以及73GHz。73GHz中有2GHz的连续带宽可用于移动通信，这是拟议频率频谱中范围最广的。由于毫米波衰减较大不适用于长距通信，因而5G技术主要应用于家庭内部的微基站，其对小型化提出了一定的要求。除此之外，该频段下的波导微带转换结构损耗较大，无法满足信号传输的质量要求。现有的波导微带转换结构由于体积过大，不易于高密度集成以及高频传输特性较差，在73GHz频率下无法满足现有的需求。
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，本专利技术的实施例提供了一种基于LTCC的E波段H面微探针型波导微带转换装置，包括：介质基板；波导，所述波导垂直设置于所述介质基板上；且所述波导的一端开有第一开口；所述波导的侧壁与所述介质基板表面相交处开有第二开口；金属微带，设置于所述介质基板上，包括微带探针、高阻抗线、阻抗变换器以及微带线；其中，所述微带探针及其下方的所述介质基板通过所述第二开口悬空置于所述波导内，所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所述微带线设置于所述波导外，所述微带探针的中心距离所述金属层的距离为所述波导内电磁波主模波长的四分之一的奇数倍。在本专利技术的一个实施例中，包括微带罩，所述微带罩设置于所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所述微带线的上方。在本专利技术的一个实施例中，所述波导包括矩形波导和铜柱阵列；其中，所述铜柱阵列位于所述介质基板内，所述矩形波导垂直设置于所述介质基板表面且与所述铜柱阵列连接。在本专利技术的一个实施例中，所述介质基板在垂直于所述矩形波导的内部区域下方为矩形空腔，所述铜柱阵列位于所述矩形空腔四周。在本专利技术的一个实施例中，所述介质基板还包括金属层，所述金属层设置于所述矩形空腔的下方。在本专利技术的一个实施例中，所述铜柱阵列包括41个铜柱，所述铜柱直径为0.094mm。在本专利技术的一个实施例中，所述第二开口为矩形结构；其中，所述第二开口的长边与所述介质基板上表面平行。在本专利技术的一个实施例中，所述矩形波导为WR12波导，宽边为3.0922mm，窄边为1.5494mm。在本专利技术的一个实施例中，所述金属微带的材料为银。在本专利技术的一个实施例中，所述介质基板的材料为FerroA6M-E；介电常数为5.9，厚度为0.8295mm。本专利技术的有益效果在于：提供一种基于LTCC的E波段H面微探针型波导微带转换装置，采用了耦合效率较高的微探针耦合方式并且使用四分之一阻抗匹配减少了探针到微带线上信号反射，从而能够保证73GHz频率下优异的信号传输特性。同时，本专利技术采用LTCC技术以便于射频微波单片的模块化集成，利用埋置金属柱模拟波导壁从而将波导和LTCC基板集成在一起，减少了模块体积，便于小型化使用。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一种基于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波导组成结构图；图3为本专利技术实施例提供的另一种基于LTCC的波导微带转换装置结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的波导开窗示意图；图5为本专利技术实施例提供的铜柱排列示意图；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尺寸标注图；图7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8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9为本专利技术实施例提供的波导微带转换装置的侧视图；图10为本专利技术实施例提供的插入损耗仿真结果图；图11为本专利技术实施例提供的回波损耗仿真结果图。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一种基于LTCC的波导微带转换装置结构示意图，包括：介质基板1；波导2，所述波导2垂直设置于所述介质基板1上；且所述波导2的一端开有第一开口，用于接收电磁波；所述波导2的侧壁与所述介质基板1的表面相交处开有第二开口；金属微带3，设置于所述介质基板1上，金属微带3按功能可以包括微带探针、高阻抗线、阻抗变换器以及微带线；其中，微带探针、高阻抗线、阻抗变换器以及微带线为一次成形；且微带探针、高阻抗线、阻抗变换器以及微带线下方均设置有承托介质基板1。具体地，所述微带探针及其下方的所述介质基板通过所述第二开口悬空置于所述波导2内，所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所述微带线设置于所述波导2外，所述微带探针的中心距离所述金属层的垂直距离为所述波导2内电磁波主模波长的四分之一的奇数倍。其中，在终端短路时，终端全反射，电磁场呈驻波状态，因此微带探针置于电压波腹点时能够耦合到电压的峰峰值；将探针的初始位置设置为距离波导短路面最近的电压波腹点处，即所述微带探针的中心距离所述金属层的垂直距离为所述波导2内电磁波波长的四分之一的奇数倍，可以获得最佳的过渡性能以及最小的结构体积。金属微带的高阻抗线用于消除微带探针深入矩形波导腔内的容性阻抗部分，以便进行阻抗变换。进一步地，阻抗变换器为四分之一阻抗变换器，只能进行纯电阻负载的阻抗匹配。为了使微带转换装置的前端特性阻抗Z0与后端的负载阻抗Zin相匹配，四分之一阻抗变换器的特性阻抗Z01必须满足以下条件：其中，Z01是四分之一阻抗变换器的特性阻抗，Z0是四分之一阻抗变换器前端的输出阻抗，RL是微带线的阻抗。通过四分之一阻抗变换结构可以解决信号由于不匹配造成的损耗。具体地，波导微带转换装置还包括微带罩，所述微带罩设置于所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所述微带线的上方。其中，通过设置微带罩可以使所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所本文档来自技高网...

【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：介质基板(1)；波导(2)，所述波导(2)垂直设置于所述介质基板(1)上；且所述波导(2)的一端开有第一开口；所述波导(2)的侧壁与所述介质基板(1)表面相交处开有第二开口；金属微带(3)，设置于所述介质基板(1)上，包括微带探针、高阻抗线、阻抗变换器以及微带线；其中，所述微带探针及其下方的所述介质基板(1)通过所述第二开口悬空置于所述波导(2)内，所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所述微带线设置于所述波导(2)外，所述微带探针的中心距离所述金属层的距离为所述波导(2)内电磁波主模波长的四分之一的奇数倍。

【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：介质基板(1)；波导(2)，所述波导(2)垂直设置于所述介质基板(1)上；且所述波导(2)的一端开有第一开口；所述波导(2)的侧壁与所述介质基板(1)表面相交处开有第二开口；金属微带(3)，设置于所述介质基板(1)上，包括微带探针、高阻抗线、阻抗变换器以及微带线；其中，所述微带探针及其下方的所述介质基板(1)通过所述第二开口悬空置于所述波导(2)内，所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所述微带线设置于所述波导(2)外，所述微带探针的中心距离所述金属层的距离为所述波导(2)内电磁波主模波长的四分之一的奇数倍。2.根据权利要求1所述的波导微带转换装置，其特征在于，还包括微带罩，所述微带罩设置于所述高阻抗线、所述阻抗变换器以及所述微带线的上方。3.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(2)包括矩形波导(21)和铜柱阵列(22)；其中，所述铜柱阵列(22)位于所述介质基板(1)内，所述矩形波导(21)垂直设置于所述介质基板(1)表面且与所述铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖睿，张鹤伟，王小虎，徐昆然，官俊涛，
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