一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构制造技术

本发明专利技术属于微波传导技术领域，提供一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，包括过渡共形载体及设置于载体表面的过渡共形基片集成波导，过渡共形载体呈类圆台形，过渡共形载体的顶面与圆锥共形载体底面重合，过渡共形载体的底面与圆柱共形载体顶面重合；过渡共形载体的纵切面呈类梯形、梯形的腰为圆弧；过渡共形基片集成波导与圆锥共形基片集成波导、圆柱共形基片集成波导对应连接。能够实现圆锥面共形基片集成波导到圆柱面共形基片集成波导的平滑过渡。

A flexible conformal substrate integrated waveguide transition structure with a conical surface to a cylindrical surface

The invention belongs to the technical field of microwave transmission, a conical cylindrical conformal flexible substrate integrated waveguide transition structure transition, including the transition of conformal vector and arranged on the surface of the carrier conformal substrate integrated waveguide, conformal vector transition was truncated, transition conformal top and conical carrier. The bottom surface of the conformal vector superposition, conformal vector transition and the bottom surface of the top surface of the cylindrical conformal vector coincide; longitudinal transition of conformal vector is a kind of trapezoid, trapezoid waist arc transition; conformal SIW with conical conformal substrate integrated waveguide, cylindrical conformal substrate integrated waveguide corresponding connection. The smooth transition of the conformal substrate integrated waveguide to the cylindrical conformal substrate integrated waveguide can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构
本专利技术属于微波传导
，具体涉及一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构。
技术介绍
近几年提出来的基片集成波导结构几乎保持了微带线和波导的优点特性，一方面其具备波导结构的低插损和低泄漏辐射特性，另一方面又具备了微带线的低剖面特性；这些特性让基片集成波导在共形天线和电路设计中备受青睐。然而，目前主要的共形天线和电路设计主要集中在飞行器上的特定形状上，例如，圆柱面，圆锥面，抛物面等曲面的共形设计上；但是，在实际情况中，高速的飞行器一般起于一个锥类形状的鼻端然后慢慢过渡到柱类形状的机身上，以此来更好的满足空气动力学，保证物体受到较小的阻力；因此，为避免单独形状的共形微波器件在实际应用中大大受限，必须设计一种圆锥面到圆柱面的共形过渡结构。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对上述在高速飞行器表面共形的天线和电路设计中，共形载体形状单一导致的共形器件在实际中无法得到应用的难题，提供一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，用以实现圆锥面共形基片集成波导到圆柱面共形基片集成波导的过渡。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，包括过渡共形载体及设置于载体表面的过渡共形基片集成波导；其特征在于，所述过渡共形载体呈类圆台形，过渡共形载体的顶面与圆锥共形载体底面重合，过渡共形载体的底面与圆柱共形载体顶面重合；过渡共形载体的纵切面呈类梯形、梯形的腰为圆弧；所述过渡共形基片集成波导与圆锥共形基片集成波导、圆柱共形基片集成波导对应连接。进一步的，所述圆弧为圆心位于圆锥共形载体侧表面的垂直线上、半径为r的圆上弧长为l的任意一段：其中，为过渡角：α为圆锥共形载体侧表面与底面的夹角，r的取值范围为[5λ,20λ]，λ为工作波长。所述过渡共形基片集成波导由从下往上依次层叠的下金属覆铜层、中间介质层及上金属覆铜层构成，所述中间介质层中设置有两排平行的金属化通孔、以形成基片集成波导，过渡共形基片集成波导的宽度与圆锥共形基片集成波导、圆柱共形基片集成波导相匹配。本专利技术的有益效果在于：提供一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，能够实现圆锥面共形基片集成波导到圆柱面共形基片集成波导的过渡，能够实现圆锥面和圆柱面两种复杂表面之间的平滑过渡(曲线的斜率是连续可导的)，具有较低插损和良好的阻抗匹配特性。适用于导弹、火箭、战斗机等高速飞行器流线型鼻锥端的毫米波共形器件的设计，在不影响空气动力学的情况下保证优良的电性能。附图说明图1为本专利技术圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构整体结构示意图。图2为本专利技术圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构底部侧视示意图。图3为本专利技术圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构的截面图。图4为本专利技术实施例中圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导传输结构整体结构的平面展开示意图(平面加工示意图)。图5为本专利技术实施例中过渡共形基片集成波导结构示意图。图6为本专利技术实施例中过渡共形基片集成波导S参数仿真结果。图7为本专利技术实施例中将过渡结构应用到圆锥面共形基片集成波导缝隙阵列天线与圆柱面馈电结构。图8为本专利技术实施例中具体尺寸图。图9为本专利技术实施例中半径61的大小所引发的弧长不同程度的曲率变化，对过渡结构的柔性共形基片集成波导的电磁波传播特性的影响曲线。图10为本专利技术实施例中S参数仿真和测试结果图。图11为本专利技术实施例中方向图仿真和测试结果图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明，但是本专利技术的结构不仅限于以下实施例：本实施例提供一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，用以完成完成圆锥面共形基片集成波导和圆柱面共形基片集成波导之间的能量过渡，其结构如图1、图2、图3所示，共形载体4包含三个形状的共形载体：圆锥共形载体41、过渡共形载体42、圆柱共形载体43、其表面分别设置有圆锥共形基片集成波导11、过渡共形基片集成波导12、圆柱共形基片集成波导13；其中缝隙结构311、331和波导结构411、431，可以分别对应耦合，作为能量的输入和输出，即从圆柱面/圆锥面共形基片集成波导的馈电电磁波能量输入实现圆锥面/圆柱面共形基片集成波导的电磁波的能量输出或者辐射；圆锥共形基片集成波导11由金属化通孔211、212、213形成，过渡共形基片集成波导12由两排平行金属化通孔221、222形成，圆柱共形基片集成波导13由金属化通孔231、232、233形成；每个基片集成波导均由从下往上依次层叠的下金属覆铜层3、中间介质层2及上金属覆铜层1构成。如图3和图5所示为过渡结构表面在其剖开面上是一段圆弧，以半径61绕圆心62旋转角度63形成的一段圆弧，其上端与圆锥面的母线相切，其下端与圆柱面的母线相切，然后围绕中心轴5旋转而成，实现圆锥面与圆柱面平滑的过渡(曲线的斜率是连续可导的)。本实施例中，为半径R0＝55mm，过渡角为14.04°，基片集成波导宽度是4.3mm；对该过渡共形基片集成波导进行仿真，其结果如图6所示，S参数仿真结果，包括其回波损耗S11，传输系数S21，在30-40GHz回波损耗在-25dB以下，插损0.2dB，表明其有很好的阻抗匹配和很低的插损，能很好的完成上述所需的能量过渡传输能力。如图4所示为本实施例中圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构整体结构的平面展开示意图，其中，过渡结构与圆柱面交汇处的两个金属化通孔234称为匹配孔，其用来对整个传输结构匹配情况进行微调，获得整个结构的最佳阻抗匹配；整个传输结构的匹配情况与三种共形形状下基片集成波导的对应的金属化通孔212、213，221、222，231、232之间的宽度以及其所共形载体的曲率变化相关，过渡结构中的两排金属化通孔221、222之间的宽度，其过渡弧长(过渡角度63，过渡半径61决定)，以及匹配孔234将共同决定整个圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导传输结构的匹配情况。另外，圆孔711、731和712、732分别是圆锥面共形和圆柱面共形的基片集成波导上的定位孔和螺钉固定孔；在过渡结构上(矩形框内)，三角形721和矩形722是基板整体挖掉的部分，以此来减少和分散基片集成波导压合在金属过渡结构上所产生的应力，保证共形贴合在过渡面上的基片集成波导减少因应力存在对金属化通孔造成的破坏，保证其工作的稳定性和使用寿命。本实施例中，将上述过渡结构应用到圆锥面共形基片集成波导缝隙阵列天线与圆柱面馈电结构，如图7所示，缝隙111-118为开在圆锥面共形基片集成波导11上的8个辐射缝隙，来实现电磁波能量的辐射输出，缝隙331为开在圆柱面共形的基片集成波导33上的耦合馈电缝隙，通过该缝隙331和波导结构431的耦合，实现电磁波能量的输入；最终实现了一种从圆柱面馈电(电磁波能量的输入)，通过圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构后在圆锥面共形的基片集成波导11上的8个辐射缝隙实现辐射，完成能量的输出，可应用于导弹通信和导引系统中；在圆柱面的馈电结构因圆柱的结构特性能实现比锥面馈电更稳定和更好的匹配性能，同时能在飞行器机身中实现更复杂的馈电网络和同步的信息处理。本实施例中，传输结构的具体尺寸如图8所示，工作中心频率在毫米波35GHz，波导馈电结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，包括过渡共形载体及设置于载体表面的过渡共形基片集成波导；其特征在于，所述过渡共形载体呈类圆台形，过渡共形载体的顶面与圆锥共形载体底面重合，过渡共形载体的底面与圆柱共形载体顶面重合；过渡共形载体的纵切面呈类梯形、梯形的腰为圆弧；所述过渡共形基片集成波导与圆锥共形基片集成波导、圆柱共形基片集成波导对应连接。

【技术特征摘要】
1.一种圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，包括过渡共形载体及设置于载体表面的过渡共形基片集成波导；其特征在于，所述过渡共形载体呈类圆台形，过渡共形载体的顶面与圆锥共形载体底面重合，过渡共形载体的底面与圆柱共形载体顶面重合；过渡共形载体的纵切面呈类梯形、梯形的腰为圆弧；所述过渡共形基片集成波导与圆锥共形基片集成波导、圆柱共形基片集成波导对应连接。2.按权利要求1所述圆锥面到圆柱面柔性共形基片集成波导过渡结构，其特征在于，所述圆弧为圆心位于圆锥共形...

【专利技术属性】
技术研发人员：程钰间，吴亚飞，阿泽，刘双，樊勇，宋开军，张波，林先其，张永鸿，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51