三埠矩形波導微帶線變換器的製作方法

2023-07-14 18:55:11

專利名稱：三埠矩形波導微帶線變換器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可應用於工作在準毫米波段的波導與微帶線之間的傳輸線電路轉換，也可用於具有波導饋電的微帶天線及其陣列的饋電結構。特別是適用於微帶陣列天線三埠矩形波導微帶線變換器結構。
背景技術：
現有技術為了降低微帶天線或微帶陣列天線傳輸線的損耗，往往在微帶天線與微波傳輸線之間，採用一個兩埠的三埠矩形波導微帶線變換器，該兩埠的三埠矩形波導微帶線變換器是一個單層介質板微帶線轉換器，結構如圖6所示。其介質板的最下面是一個開有窗口的金屬接地板，窗口的尺寸與連接矩形波導內腔的尺寸完全相同，在窗口中間設有一個稱為頻率調節單元的長方形金屬塊，在金屬接地板的上方是一塊介質板，在介質板的另一面，是一塊開了缺口的短路金屬面，以及一個用於輸出信號的微帶線，微帶線通過缺口伸入到短路金屬面裡面。短路金屬面與介質板底部接地板之間用一些金屬通孔實現兩者的電氣連接。在具體應用中，變換器的微帶線輸出端接平面電路，而波導埠接波導器件。在微帶陣列天線應用中，通常從三埠矩形波導微帶線變換器出來的微帶線與微帶線功分網絡相聯接，由於陣列天線需要杜絕方向圖中出現柵瓣，從而單元間距不能過大，弓丨起二維平面陣列天線的陣面中心經常沒有足夠空隙用於排列上述現有技術三埠矩形波導微帶線變換器，只能通過一截微帶線將三埠矩形波導微帶線變換器位置從中心移出一段距離甚至於陣面邊緣。由於經過一截微帶線才傳輸到陣面中心，再通過微帶功分網絡將能量分配到各輻射單元，增加了系統損耗。
發明內容本實用新型針對上述現有三埠矩形波導微帶線變換器方案存在的不足之處，提供一種以一個三埠波導微帶轉換器來完成現有技術兩埠三埠矩形波導微帶線變換器和一級微帶功分器兩種電路結構功能，以減小饋電網絡的損耗，有利於得到較高天線增益，更優良的三埠矩形波導微`帶線變換器。本實用新型的上述目的可以通過以下措施來達到。一種三埠矩形波導微帶線變換器，包括，一塊上層蝕刻有微帶線I和短路貼片2圖案，下層金屬接地板5開有信號窗口6，窗口中間制有矩形金屬塊激勵振子7圖案的雙面印製電路板和矩形波導8，其特徵在於:所述短路貼片2的矩形邊至少制有兩條對稱中心線的T形缺口，末端帶有矩形體的至少兩條微帶線I，對稱地通過上述短路貼片2兩邊的T形缺口伸入短路金屬面而形成兩個微帶線埠 ；制有金屬過孔4的介質基板3位於上下兩層圖案之間；位於雙面印製電路板上下兩層圖案之間的金屬化過孔4圍繞所述信號窗口 6的外緣，圍成圈狀缺口開環，與短路貼片2和激勵振子7共同形成了位於矩形波導8正上方的一個等效為內部填充介質的矩形金屬空腔而構成矩形波導8的負載端，並與上述兩個微帶線埠構成一個三埠器件。本實用新型相比於現有技術具有如下有益效果:[0006]三埠矩形波導微帶線變換器是一個三埠器件，除了實現波導到微帶線的轉換外還兼有功分器的功能。本實用新型採用I塊雙面印製板覆蓋在矩形波導8上的方案，由金屬接地板5、蝕刻掉金屬的信號窗口 6和激勵振子7實現對矩形波導8內能量的截獲；用一圈金屬過孔4、短路貼片2和金屬接地板5圍成的腔體來限制能量在介質基板3中擴散；用對稱分布的一對微帶線I實現雙路輸出，既具有低損耗特性，又具備了同時有較好的帶寬特性。微帶線的末端添加的「T」字形矩形單元體進一步提高了調整的靈活度。既實現了波導到微帶線的轉換作用，還具有功分器的功能。仿真結果表明，本實用新型在改變微帶線的伸入長度不但會顯著改變反射損耗的數值，而且也會一定程度使轉換器的工作頻率發生改變，且調整微帶線的伸入長度能夠改善埠阻抗匹配。金屬化過孔4、短路貼片2和激勵振子7所形成的內部填充介質的矩形空腔，實現了矩形波導8內的微波能量到微帶線I的高效轉換。由於除了實現波導到微帶線的轉換外還兼有功分器的功能，增加了微帶陣列天線設計的靈活性並減小了饋電網絡損耗，有利於得到較高的天線增益。本實用新型特別適應於天線饋電及波導之間不同傳輸線的結構轉換。

圖1是本實用新型三埠矩形波導微帶線變換器疊層示意圖。圖2是本實用新型三埠矩形波導微帶線變換器裝配好後從頂部觀察的側視圖。圖3是本實用新型三埠矩形波導微帶線變換器裝配好後從底部觀察的側視圖。圖4是雙面印製板上層蝕刻圖案及與金屬過孔的關係圖
圖5是雙面印製板下層蝕刻圖案及與金屬過孔的關係圖。圖6是現有雙埠三埠矩形波導微帶線變換器裝配好後從頂部觀察的側視圖。圖中:1微帶線，2短路貼片，3介質基板，4金屬過孔，5金屬接地板，6信號窗口，7激勵振子，8矩形波導。
具體實施方式
參閱圖1。在圖1描述的三埠矩形波導微帶線變換器中，包括一塊上層蝕刻有微帶線I和短路貼片2，下層金屬接地板5開有信號窗口 6，窗口中間制有矩形金屬塊激勵振子7的雙面印製電路板和矩形波導8，微帶線I和短路貼片2形成雙面印製板上層圖案層，金屬接地板5、信號窗口 6和激勵振子7形成雙面印製板下層圖案層。短路貼片2的矩形邊至少制有兩條對稱中心線的T形缺口，末端帶有矩形體的至少兩條微帶線1，對稱地通過上述短路貼片2兩邊的T形缺口伸入短路金屬面而形成兩個微帶線埠。制有金屬過孔4的介質基板3位於上下兩層圖案之間。制有金屬過孔4的介質基板3形成雙面印製板的中間層。信號窗口6和激勵振子7位於矩形波導8的開口端面正中。末端帶有矩形體的至少兩條微帶線I，對稱地通過上述短路貼片2兩邊的T形缺口伸入短路金屬面而形成兩個微帶線埠 ；微帶線I是成對出現，其末端為「T」字形。制有金屬過孔4的介質基板3位於上下兩層圖案之間；位於雙面印製電路板上下兩層圖案之間的金屬化過孔4圍繞所述信號窗口 6的外緣，圍成圈狀缺口開環，與短路貼片2和激勵振子7形成了位於矩形波導8正上方，等效為內部填充介質的矩形金屬空腔而構成矩形波導8的負載端，並與上述兩個微帶線埠構成一個三埠器件。在雙面印製電路板的上下兩層圖案之間圍成腔體狀的圈狀環繞金屬化過孔4形成了等效為內部填充介質的矩形金屬空腔。該空腔位於矩形波導8的正上方，構成矩形波導8的負載端。從矩形波導8輸入的微波信號經過激勵振子7耦合到微帶線I與短路貼片2之間的間隙，再通過一對微帶線I輸出，實現波導傳輸線到兩段微帶線的轉換。同時還實現信號能量從一個輸入埠到兩個輸出埠的分配或者從兩個微帶輸入埠到一個波導埠的信號能量合成。完整裝配好的三埠矩形波導微帶線變換器如圖2所示，由一塊雙面覆銅印製板直接壓在一個矩形波導8的波導口之上的方式裝配形成，從而構成一個三埠器件。這三個埠分別是一 個波導埠和兩個微帶線埠。
權利要求1.一種三埠矩形波導微帶線變換器，包括，一塊上層蝕刻有微帶線(I)和短路貼片(2 )圖案，下層金屬接地板(5 )開有信號窗口( 6 )，窗口中間制有矩形金屬塊激勵振子(7 )圖案的雙面印製電路板和矩形波導(8)，其特徵在於:所述短路貼片(2)的矩形邊至少制有兩條對稱中心線的T形缺口，末端帶有矩形體的至少兩條微帶線(I )，對稱地通過上述短路貼片(2)兩邊的T形缺口伸入短路金屬面而形成兩個微帶線埠 ；制有金屬過孔(4)的介質基板(3)位於上下兩層圖案之間；位於雙面印製電路板上下兩層圖案之間的金屬化過孔(4)圍繞所述信號窗口(6)的外緣，圍成圈狀缺口開環，與短路貼片(2)和激勵振子(7)共同形成了位於矩形波導(8 )正上方的一個等效為內部填充介質的矩形金屬空腔而構成矩形波導(8)的負載端，並與上述兩個微帶線埠構成一個三埠器件。
2.如權利要求1所述的三埠矩形波導微帶線變換器，其特徵在於，微帶線(I)末端為「T」字形，且是成對出現。
3.如權利要求1所述的三埠矩形波導微帶線變換器，其特徵在於，信號窗口(6)和激勵振子(7 )位於矩形波導(8 )的開口端面正中。
4.如權利要求1所述的三埠矩形波導微帶線變換器，其特徵在於，矩形波導(8)微波信號經激勵振子(7 )耦合到微帶線(I)與短路貼片(2 )之間的間隙。
5.如權利要求1所述的三埠矩形波導微帶線變換器，其特徵在於，所述三個埠分別是一個波導端 口和兩個微帶線埠。
專利摘要本實用新型提出一種三埠矩形波導微帶線變換器，包括，一塊上層蝕刻有微帶線(1)和短路貼片(2)，下層金屬接地板(5)開有信號窗口的雙面印製電路板，短路貼片的矩形邊制有T形缺口，兩條微帶線通過上述短路貼片兩邊的T形缺口伸入短路金屬面而形成兩個微帶線埠；位於雙面印製電路板上下兩層圖案之間的金屬化過孔圍繞所述信號窗口的外緣，圍成圈狀缺口開環，與短路貼片和激勵振子(7)共同形成了位於矩形波導(8)正上方的一個等效為內部填充介質的矩形金屬空腔而構成矩形波導的負載端，並與兩個微帶線埠構成三埠器件。本實用新型解決了現有雙埠三埠矩形波導微帶線變換器構成微帶陣列天線時損耗大的問題。
文檔編號H01P5/12GK203119074SQ201320005039
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月6日 優先權日2013年1月6日
發明者李峰 申請人:中國電子科技集團公司第十研究所