一种高集成度的微带线与矩形波导的转换结构制造技术

本发明专利技术提供一种高集成度的微带线与矩形波导的转换结构，所述结构包括：第一金属构件，第一金属构件底部波导上通道，波导上通道两侧设有周期性电磁带隙；介质基板，设置在第一金属构件的底部，介质基板上面设有馈线和第一阻抗变换线，介质基板下面设有第二阻抗变换线，第一阻抗变换线通过第一三角形贴片连接第一蝶形贴片，第二阻抗变换线的第一侧通过第二三角形贴片连接第二蝶形贴片；第二金属构件，设置在介质基板底部，第二金属构件顶部设有凹槽，凹槽的第一侧设有波导下通道，波导下通道嵌入凹槽设定距离形成短路面。本发明专利技术能够与大尺寸、功能复杂的单片微波集成电路直接集成，并且能够实现微带线到矩形波导的宽带、低损耗转换。转换。转换。

【技术实现步骤摘要】
一种高集成度的微带线与矩形波导的转换结构


[0001]本专利技术涉及电磁场与微波
，尤其涉及一种高集成度的微带线与矩形波导的转换结构。

技术介绍

[0002]在构建毫米波、太赫兹频段的系统时通常需要将单片微波集成电路与金属波导结合，单片微波集成电路与金属波导的结合需要在传输层面设计传输电路的TEM模式与金属波导的TE10模式之间的转换。现有技术通过微带线与金属波导的E面转换以实现单片微波集成电路与金属波导结合。一方面现有技术通过探针实现E面转换，然而一些E面探针转换技术要求转换结构的介质基板不能过大，这就导致大尺寸的单片微波集成电路难以集成在转换结构的介质基板上，另一些探针转换技术中探针只能设置在介质基板的边缘位置，同时不能对输入端和输出端在同一方向结合进行转换。另一方面现有技术通过设计额外波导或电路结构实现E面转换，但是依然要求转换结构的介质基板不能过大，同样导致大尺寸的单片微波集成电路不能直接集成于转换结构的介质基板上。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种高集成度的微带线与矩形波导的转换结构，以解决现有技术微带线与矩形波导的转换结构中介质基板不能过大且电磁波输入端与电磁波输出端不能同向的问题。
[0004]本专利技术的一个方面提供了一种高集成度的微带线与矩形波导的转换结构，包括：
[0005]第一金属构件，所述第一金属构件底部的第一方向上设有贯通两端的波导上通道，所述波导上通道沿第二方向的两侧设有周期性电磁带隙，所述第一方向与所述第二方向垂直；/>[0006]介质基板，设置在所述第一金属构件的底部，所述介质基板上面与所述波导上通道对应的位置设有依次连接的馈线和第一阻抗变换线；所述介质基板下面与所述第一阻抗变换线对应的位置设有第二阻抗变换线；所述第一阻抗变换线远离所述馈线的第一侧通过第一三角形贴片连接第一蝶形贴片；所述第二阻抗变换线的第一侧通过第二三角形贴片连接第二蝶形贴片，所述第一三角形贴片与所述第二三角形贴片沿所述第一方向对称设置；所述第一蝶形贴片与所述第二蝶形贴片沿所述第一方向对称设置；所述第一蝶形贴片与所述第二蝶形贴片组成蝶形天线；其中，所述第一阻抗变换线、所述第二阻抗变换线、所述第一三角形贴片、所述第二三角形贴片以及所述蝶形天线均位于所述周期性电磁带隙作用范围内；
[0007]第二金属构件，设置在所述介质基板底部，所述第二金属构件顶部设有与所述介质基板契合的凹槽，所述凹槽的第一侧设有波导下通道，所述波导下通道与所述波导上通道契合；所述波导下通道嵌入所述凹槽设定距离，以形成短路面防止电磁波反向传播。
[0008]在一些实施例中，所述馈线、所述第一阻抗变换线、所述第二阻抗变换线、所述第
一三角形贴片、所述第二三角形贴片、所述第一蝶形贴片以及所述第二蝶形贴片均由金制作而成。
[0009]在一些实施例中，所述介质基板由石英制作而成。
[0010]在一些实施例中，所述介质基板的厚度为50
±
10μm。
[0011]在一些实施例中，所述第一阻抗变换线和所述第二阻抗变换线的长度均为0.31mm，所述第一阻抗变换线第一侧到所述介质基板末端的距离与所述第二阻抗变换线第一侧到所述介质基板末端的距离均为0.45mm，其中所述介质基板末端为靠近所述波导下通道的一端。
[0012]在一些实施例中，所述第一蝶形贴片和所述第二蝶形贴片的张角角度均为28
±
10
°
。
[0013]在一些实施例中，所述周期性电磁带隙由多个相同的周期性电磁带隙单元组成，各周期性电磁带隙单元由金属柱、单位介质基板、金属地以及空气间隙构成。
[0014]在一些实施例中，多个相同的周期性电磁带隙单元按设定周期依次排列形成周期性电磁带隙。
[0015]在一些实施例中，所述介质基板的下面采用金作为金属接地的接地体。
[0016]在一些实施例中，所述金属柱的长度和宽度均为0.3mm，高度为0.35mm,所述金属柱下底面到所述介质基板上面的距离为0.02mm，所述周期性电磁带隙单元周期为0.6mm。
[0017]本专利技术的有益效果至少是：
[0018]本专利技术所述高集成度的微带线与矩形波导的转换结构，通过馈线将电磁波传输至第一阻抗变换线和第二阻抗变换线，第一阻抗变换线和第二阻抗变换线与蝶形天线进行阻抗匹配后将电磁波传输至蝶形天线，蝶形天线将电磁波辐射至矩形波导中，采用蝶形天线进行电磁波的转换，实现了宽带、低损耗的电磁波转换。
[0019]进一步地，采用周期性的电磁带隙限制电磁波，不需要通过限制金属腔体的大小来限制电磁波，从而介质基板可以任意大小，使得本专利技术所述高集成度的微带线与矩形波导的转换结构可以直接与大尺寸、功能复杂的单片微波集成电路集成。
[0020]进一步地，本专利技术所述高集成度的微带线与矩形波导的转换结构的电磁波输入端与电磁波输出端同向，不需要增加额外的导波结构改变电场方向，结构紧凑，适合电磁波输入端、输出端同向的应用场景。
[0021]本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现并获得。
[0022]本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本专利技术的原理。为了便于示出和描述本专利技术的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本专利技术实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
[0024]图1为本专利技术一实施例所述高集成度的微带线与矩形波导的转换结构的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术一实施例所述介质层的结构示意图。
[0026]图3为本专利技术一实施例所述周期性电磁带隙单元的结构示意图和色散曲线。
[0027]图4为本专利技术一实施例所述高集成度的微带线与矩形波导的转换结构的S参数图。
[0028]图5为本专利技术一实施例所述不同蝶形贴片张角下高集成度的微带线与矩形波导的转换结构的S参数图。
[0029]图6为本专利技术一实施例所述不同l2长度下高集成度的微带线与矩形波导的转换结构的S参数图。
[0030]图7为本专利技术一实施例所述背靠背式高集成度的微带线与矩形波导的转换结构及其S参数图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施方式及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0032]在此，还需要说明的是，为了避免因不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高集成度的微带线与矩形波导的转换结构，其特征在于，该结构包括：第一金属构件，所述第一金属构件底部的第一方向上设有贯通两端的波导上通道，所述波导上通道沿第二方向的两侧设有周期性电磁带隙，所述第一方向与所述第二方向垂直；介质基板，设置在所述第一金属构件的底部，所述介质基板上面与所述波导上通道对应的位置设有依次连接的馈线和第一阻抗变换线；所述介质基板下面与所述第一阻抗变换线对应的位置设有第二阻抗变换线；所述第一阻抗变换线远离所述馈线的第一侧通过第一三角形贴片连接第一蝶形贴片，所述第一三角形贴片与所述第一阻抗变换线垂直；所述第二阻抗变换线的第一侧通过第二三角形贴片连接第二蝶形贴片，所述第二三角形贴片与所述第二阻抗变换线垂直，所述第一三角形贴片与所述第二三角形贴片沿所述第一方向对称设置；所述第一蝶形贴片与所述第二蝶形贴片沿所述第一方向对称设置；所述第一蝶形贴片与所述第二蝶形贴片组成蝶形天线；其中，所述第一阻抗变换线、所述第二阻抗变换线、所述第一三角形贴片、所述第二三角形贴片以及所述蝶形天线均位于所述周期性电磁带隙作用范围内；第二金属构件，设置在所述介质基板底部，所述第二金属构件顶部设有与所述介质基板契合的凹槽，所述凹槽的第一侧设有波导下通道，所述波导下通道与所述波导上通道契合；所述波导下通道嵌入所述凹槽设定距离，以形成短路面防止电磁波反向传播。2.根据权利要求1所述的高集成度的微带线与矩形波导的转换结构，其特征在于，所述馈线、所述第一阻抗变换线、所述第二阻抗变换线、所述第一三角形贴片、所述第二三角形贴片、所述第一蝶形贴片以及所述第二蝶形贴片均由金制作而成。3.根据权利要求1所述的高集成度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚远，刘子豪，程潇鹤，刘志研，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：