基于磁耦合原理的矩形波导与微带过渡转换电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于磁耦合原理的矩形波导与微带过渡转换电路，属于微波毫米波在波导－微带之间过渡转换技术。该过渡转换电路包括顺序连接的微带线、偏心同轴线和耦合环，在耦合环的终端连接有接地结构，耦合环的侧边设置有独立金属条带。本实用新型专利技术基于磁耦合原理，实现了矩形波导与微带线两者主模之间电磁场的模式过渡转换，完成矩形波导与微带线之间电磁信号的传输，具有设计巧妙、结构紧凑、性能稳定、插入损耗小、驻波特性好的特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及矩形波导与微带的过渡转换电路，具体地说，是涉及一种基于磁 耦合原理的矩形波导与微带过渡转换电路。
技术介绍
矩形波导和微带线是微波毫米波频段的重要传输媒介。目前，工程应用中所采用 的矩形波导与微带线之间的过渡转换电路，按照矩形波导接口端面和微带基片面的相对 位置关系的不同，可供选择的电路形式主要有矩形波导-对极鳍线-微带过渡、矩形波 导_脊波导_微带过渡、矩形波导_微带探针过渡以及矩形波导_同轴探针_微带过渡等 典型结构。所有报道的这些过渡转换电路，在完成矩形波导和微带线两者主模之间电磁场 模式转换、实现电磁信号在这两种不同传输媒介之间的传输时，都是基于矩形波导内电场 激励的方式来实现。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种与现有技术方案完全不同的矩形波导与微带过 渡转换电路，基于磁耦合原理来实现电磁信号在矩形波导与微带线之间的传输，而且具有 插入损耗小、驻波特性好、频带宽的特点。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下基于磁耦合原理的矩形波导与微带过渡转换电路，其特征在于，包括顺序连接的 微带线、偏心同轴线和耦合环，在耦合环的终端连接有接地结构。所述耦合环侧边还设有独立金属条带。所述微带线、偏心同轴线、接地结构、耦合环和独立金属条带设置于同一片介质基 片上，且接地结构设置于介质基片的边缘。所述介质基片外设置有矩形波导，介质基片上含有耦合环和独立金属条带的部分 设置于矩形波导宽边中心E面内，其余部分位于矩形波导外。所述耦合环、独立金属条带、偏心同轴线、微带线四者的金属厚度相同。所述耦合环的形状为任意形状，如半圆形、扇形、三角形、矩形等。所述偏心同轴线由阶梯突变所形成的两段金属导带组成。本技术的实现原理为将耦合环设置于矩形波导主模TE1(I模的磁场最强处， 并且该耦合环的环面与矩形波导主模TE1(I模的磁力线相互垂直，当介质基片上的微带线端 口处连接上微波振荡源后，其上的高频感应电流将从耦合环的导带上流过，此时，将会在矩 形波导中产生交变磁场，其磁力线为穿过耦合环的小环面、平行于矩形波导宽壁、相切于窄 壁的一个个闭合线，而由此交变磁场所产生的交变电场则与磁场交链垂直，落在矩形波导 宽边上下壁表面上，其电磁场分布与矩形波导的主模TE1(I模相同。此外，独立金属条带的设置可以进一步改善过渡转换电路端口的驻波特性。与现有技术相比，本技术提出的基于磁耦合原理的矩形波导-微带过渡转换电路，不仅原理上有很大的区别，结构上也完全不同于现有技术。经过测试，本技术所 提的过渡转换电路，在27 406Hz的频率范围内，其插入损耗小于0. 6dB,回波损耗优于 13. 5dB。由此可知，本技术已经很好地实现了电磁信号在矩形波导与微带线之间的传 输，从而为微波毫米波频段的矩形波导与微带线之间过渡转换的工程设计提供了一种全新 的选择方案。本技术设计巧妙，结构紧凑，免调试，而且性能稳定，主要用于微波毫米波频 段的电磁信号传输领域，特别是用于波导-微带之间的过渡、传输领域。附图说明图1为本技术的电路原理图。图2为本技术-实施例中上腔体的立体结构示意图。图3为本技术-实施例中含有一对背靠背过渡转换电路的介质基片的示意 图。图4为本技术-实施例中下腔体与介质基片组装后的俯视图。图5为本技术-实施例中在Ka波段的仿真结果示意图。图6为本技术-实施例中样品在Ka波段的实测结果示意图。附图中标号对应名称1_微带线，2-偏心同轴线，3-接地结构，4-耦合环，5-独立 金属条带，6-介质基片，7-突出部分，8-矩形空腔，9-条形通道，10-螺钉孔。具体实施方式如图1所示，本技术所述的基于磁耦合原理的矩形波导与微带过渡转换电路 由设置于同一片介质基片上的微带线1、偏心同轴线2、接地结构3、耦合环4和独立金属条 带5组成，其中，微带线1、偏心同轴线2、耦合环4顺序连接，接地结构3设置于耦合环4的 终端，且位于介质基片6的边缘。独立金属条带5位于耦合环4的侧边。实施例以下结合附图与具体实例对本技术的使用方式和性能作详细说明。为测试方便，首先将如图3所示的两个完全相同的本技术所述的转换电路对 称地设置于同一介质基片6上，并将两个转换电路中的微带线1连接，使两个转换电路连 通。然后准备一个上腔体和一个下腔体，上腔体与下腔体的外部形状大小完全相同。所述 上腔体包括一个矩形空腔8，以及设置于矩形空腔8两端并与其连通的条形通道9，该条形 通道9的宽和深均为标准矩形波导宽边尺寸，在条形通道9的两内侧面上分别设有一个突 出部分7，以构成偏心同轴线2的外导体内尺寸；所述下腔体内部结构与上腔体基本相同， 也由一个矩形空腔8和设置于矩形空腔8两端并与其连通的条形通道9组成，在上腔体的 条形通道9两内侧面也分别设有一个突出部分7，但是下腔体上同一条形通道9上的两个突 出部分7之间的距离至少比上腔体上同一条形通道9上两个突出部分7之间的距离大5mm。 所述上腔体内的突出部分7和下腔体内的突出部分7均设置于相应条形通道9与矩形空腔 8的连接处。上腔体的结构示意图如图2所示。将设有两个转换电路的前述介质基片安装于下腔体上，如图4所示，其中，耦合环 4为半圆形，含有耦合环4和独立金属条带5的部分介质基片设置于下腔体两端的条形通道9内，然后将上腔体与下腔体对齐组装，此时，上腔体上的条形通道9与下腔体上的同侧的 条形通道9合并成矩形波导，而介质基片含有耦合环4和独立金属条带5的两端分别位于 一个矩形波导内。上下腔体上分别设有若干螺钉孔10，通过螺钉即可将上下腔体组装固定， 形成一个整体，耦合环4终端的接地结构3与矩形波导内的突出部分7连接，并利用矩形波 导实现整个转换电路的直流接地。信号通过矩形波导进入介质基片6上的耦合环4，在耦合 环内产生磁场，并由磁信号转换成电信号，通过偏心同轴线2传输到微带线1，最终实现矩 形波导与微带线1两者主模之间电磁场的模式过渡转换，完成电磁信号在矩形波导_微带 线之间的传输。为保证磁场耦合的正常进行及耦合效果，微带线1、偏心同轴线2、耦合环4、独立 金属条带5四者的金属厚度应完全相同，位于矩形波导内的介质基片6部分的背面应不设 置金属层。独立金属条带5 —般为矩形条，可以进一步改善过渡转换电路端口的驻波特性。下面根据上述理论，先在计算机上进行仿真设计，然后再利用仿真设计的结构尺 寸加工实物样品，最后对样品的性能进行测试。模拟计算的软件使用CST微波仿真软件，介质基片采用Rogers公司的DuriOd5880 介质基片，其相对介电常数为2. 22，基片介质厚度为0. 254mm,两面敷铜层的金属厚度为 0. 017mm ；微带线采用20毫米长的Ka波段50欧姆标准微带线，其金属导带宽度为0. 76mm ； 偏心同轴线采用由阶梯突变所形成的两段不同尺寸的金属导带组成，矩形波导采用BJ-320 尺寸。在26. 5 40GHz频率范围内对上述实施例进行模拟仿真，模拟仿真结果如图5所 示，由图5所示的回波损耗曲线Sn和插入损耗曲线S21可知，回波损耗优于13. 5dB，插入损 耗小于1.2dB。由于上述实施例中采用了两个完全相同的转换电路，则每一个转换电路在 完成电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于磁耦合原理的矩形波导与微带过渡转换电路，其特征在于，包括顺序连接的微带线（１）、偏心同轴线（２）和耦合环（４），在耦合环的终端连接有接地结构（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军，李桂萍，蒲大雁，喻梦霞，董宇亮，王茂琰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：90[]