專利名稱：金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置及轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁波傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置及轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
在電磁波的傳輸領(lǐng)域中，尤其是在微波或毫米波的傳輸過程中，通常需要將微波信號在波導(dǎo)和微帶線之間進(jìn)行傳輸，此時(shí)，就需要一種能夠有效轉(zhuǎn)換波導(dǎo)和微帶傳輸線之間能量的轉(zhuǎn)換裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中一種微帶線與金屬矩形波導(dǎo)之間的轉(zhuǎn)換器，采用平板結(jié)構(gòu)，該平板與金屬矩形波導(dǎo)相交處設(shè)置有通孔，獨(dú)立片包括一個(gè)微帶線終端并可在通孔上進(jìn)行調(diào)整，該微帶線終端與所述平板上的一個(gè)微帶線末端相吻合。這種轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對加工工藝要求較高，而且這種轉(zhuǎn)換裝置涉及頻率敏感尺寸結(jié)構(gòu)，故此種金屬波導(dǎo)和微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置的工作頻段受到限制?，F(xiàn)有技術(shù)中另一種微波傳輸帶與波導(dǎo)管之間的轉(zhuǎn)換器，在介電基片上安裝微波傳輸帶和波導(dǎo)管，開口區(qū)域側(cè)壁上的階梯形結(jié)構(gòu)的一部分與微波傳輸帶導(dǎo)電相連。波導(dǎo)側(cè)壁在基片上形成金屬化層的凹槽，基片上下金屬化層導(dǎo)電穿通接觸，包圍所述凹槽，這種轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜，加工困難，有頻率限制。上述兩種微帶線與波導(dǎo)之間的轉(zhuǎn)換器都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工困難，無法批量生產(chǎn)加工，而且，工作頻段較窄，適用范圍小。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置及轉(zhuǎn)換方法，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單加工簡便，并且其工作頻段寬，適用范圍廣，技術(shù)方案如下—種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，包括波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端，以及與所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端相連接的微帶線轉(zhuǎn)換端；所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端包括波導(dǎo)段和波導(dǎo)過渡段，所述波導(dǎo)段包括寬邊和窄邊；所述波導(dǎo)過渡段為所述波導(dǎo)段的窄邊以直線減高形式收縮至所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端和所述微帶線轉(zhuǎn)換端的連接面處，且在該區(qū)域的寬邊方向均勻填充介質(zhì)體；所述微帶線轉(zhuǎn)換端包括寬度與所述金屬矩形波導(dǎo)寬度相同的基帶板，以及設(shè)置在所述基帶板上的微帶線。優(yōu)選地，所述微帶線與所述金屬矩形波導(dǎo)相連的一端為所述金屬矩形波導(dǎo)寬度， 另一端為預(yù)設(shè)阻抗寬度。優(yōu)選地，所述介質(zhì)體與所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端的金屬壁通過導(dǎo)電膠體相連接。優(yōu)選地，所述微帶線轉(zhuǎn)換端的微帶線與所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端的金屬壁導(dǎo)電相連。優(yōu)選地，所述介質(zhì)體的介電常數(shù)與所述基帶板的介電常數(shù)相適配。
優(yōu)選地，上述裝置還包括設(shè)置在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端外圍的波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端固定裝置和設(shè)置在微帶線轉(zhuǎn)換端的微帶線轉(zhuǎn)換端固定裝置。一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線轉(zhuǎn)換方法，包括將金屬矩形波導(dǎo)的電磁波傳輸方向上進(jìn)行減高漸變后與微帶線相匹配，所述微帶線與所述金屬矩形波導(dǎo)相連一端的寬度與所述金屬矩形波導(dǎo)的寬度相同，且所述微帶線通過微帶電路的匹配電路轉(zhuǎn)換得到預(yù)設(shè)阻抗寬度的微帶線。優(yōu)選地，所述將金屬矩形波導(dǎo)的電磁波傳輸方向上進(jìn)行減高漸變后與微帶線相匹配具體為增加所述金屬矩形波導(dǎo)在電磁波傳輸方向上的長度，降低所述金屬矩形波導(dǎo)的高度，同時(shí)填充電磁波介質(zhì)體，直到與所述微帶線相連接。由以上本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見，該金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，電磁波從波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端的波導(dǎo)段進(jìn)入，經(jīng)過部分填充介質(zhì)體的波導(dǎo)過渡段，該波導(dǎo)過渡段以直線減高形式收縮至與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端相連接的微帶線轉(zhuǎn)換端的連接面，該介質(zhì)體與所述連接面緊密相連，從而實(shí)現(xiàn)了波導(dǎo)與微帶線結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)變。微帶線轉(zhuǎn)換端為微帶線變阻抗匹配結(jié)構(gòu)，其與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端相連接的一端為波導(dǎo)寬度，另一端為所需阻抗寬度，電磁波從波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端到微帶線轉(zhuǎn)換端實(shí)現(xiàn)了從波導(dǎo)傳播到微帶線傳播之間的有效轉(zhuǎn)換。該裝置只涉及直線平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，制造過程簡便，而且，該轉(zhuǎn)換裝置不涉及對頻率敏感的幾何結(jié)構(gòu)， 其工作頻段僅受限于波導(dǎo)自身的工作頻段，因此，具有寬頻帶的特性，適用范圍廣。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置的插入損耗曲線圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換裝置用機(jī)械固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例另一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參見圖1，圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端100，以及與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端100相連接的微帶線轉(zhuǎn)換端 200，其中波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端100包括波導(dǎo)段101和波導(dǎo)過渡段102，其中，所述波導(dǎo)段101可以采用長方體結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)段101上表面的寬邊IOla和窄邊101b。波導(dǎo)過渡段102在波導(dǎo)段101的窄邊IOlb方向上，以直線減高形式收縮至與微帶線轉(zhuǎn)換端相連接的連接面300的高度，在波導(dǎo)過渡段102，且在所述波導(dǎo)段101的寬邊IOla 方向上均勻填充介質(zhì)體。如圖1所示，填充介質(zhì)的區(qū)域?yàn)橐?01b、m、n、h、i五條邊組成的多邊形為底面，在寬邊IOla方向上填充介質(zhì)體。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換要求不同時(shí)，介質(zhì)體填充區(qū)域也不相同，圖1中所示的介質(zhì)體填充區(qū)域的形狀僅僅是一個(gè)具體的實(shí)例，不能限制本發(fā)明的公開和保護(hù)范圍。介質(zhì)體通過導(dǎo)電膠體與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端100的四側(cè)金屬壁相連接，保證電磁波中的絕大部分在介質(zhì)體中傳播。其中，介質(zhì)體與所述微帶線轉(zhuǎn)換端200相連接的一端的端面與所述連接面300相同，以保證介質(zhì)體在波導(dǎo)過渡段102內(nèi)放置時(shí)能夠與微帶線轉(zhuǎn)換端200的連接面300重合， 從而保證電磁波能夠在波導(dǎo)傳播和微帶線傳播之間進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換。微帶線轉(zhuǎn)換端200，包括基帶板201，以及設(shè)置在基帶板201上的微帶線202，基帶板201上與設(shè)置有微帶線202相對的另一面與地面接觸。微帶線202的厚度、寬度、與地層的距離(即基帶板的厚度)，以及基帶板的介電常數(shù)決定了微帶線的特性阻抗。所述基帶板選用微波可穿透的材料，具體所選用材料根據(jù)微帶線的工作頻段決定。其中，微帶線202為微帶線變阻抗匹配結(jié)構(gòu)，且該匹配結(jié)構(gòu)與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端100相連接的一端為波導(dǎo)寬度，另一端為所需阻抗寬度。本實(shí)施例中的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置具體可以用于WR18波導(dǎo)與 50歐姆微帶線之間的轉(zhuǎn)換，即波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端100采用Ka頻段WR-觀標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)，微帶線202采用標(biāo)準(zhǔn)50歐姆阻抗線。介質(zhì)體應(yīng)該選擇介電常數(shù)與微帶線轉(zhuǎn)換端200的基帶板201介電常數(shù)相接近的介質(zhì)體，本實(shí)施例中介質(zhì)體與基帶板201材料相同，具體可以為介電常數(shù)為2. 2 的聚四氟乙烯。上述只是一個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)例，不能造成對本發(fā)明的公開和保護(hù)范圍的限制。微帶線轉(zhuǎn)換端200與波導(dǎo)過渡段102相連接部分的連接面300，與波導(dǎo)過渡段102 的四側(cè)金屬壁導(dǎo)電相連，且與介質(zhì)體緊密相連，具體可以通過導(dǎo)電膠體連接。參見圖2，圖2為本實(shí)施例提供的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置的插入損耗曲線圖，表明所述轉(zhuǎn)換裝置帶來的插入損耗。插入損耗是指在傳輸系統(tǒng)的某處由于元件或器件的插入而發(fā)生的負(fù)載功率的損耗，它表示為該元件或器件插入前負(fù)載上所接收到的功率與插入后同一負(fù)載上所接收到的功率以分貝為單位的比值，該參數(shù)是衡量轉(zhuǎn)換器性能好壞的重要指標(biāo)。如圖2所示，本實(shí)施例中的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置的插入損耗曲線在KA波段內(nèi)插入損耗小于1. 5dB，且波動小于ldB，表明該轉(zhuǎn)換裝置的插入損耗很小，性能很好。本實(shí)施例中的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，電磁波從波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端的波導(dǎo)段進(jìn)入，經(jīng)過部分填充介質(zhì)體的波導(dǎo)過渡段，該波導(dǎo)過渡段以直線減高形式收縮至與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端相連接的微帶線轉(zhuǎn)換端的連接面，該介質(zhì)體與所述連接面緊密相連，從而實(shí)現(xiàn)了波導(dǎo)與微帶線結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)變。微帶線轉(zhuǎn)換端為微帶線變阻抗匹配結(jié)構(gòu)，其與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端相連接的一端為波導(dǎo)寬度，另一端為所需阻抗寬度，電磁波從波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端到微帶線轉(zhuǎn)換端實(shí)現(xiàn)了從波導(dǎo)傳播到微帶線傳播之間的有效轉(zhuǎn)換。該裝置只涉及直線平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，制造過程簡便，而且，該轉(zhuǎn)換裝置不涉及對頻率敏感的幾何尺寸結(jié)構(gòu)，其工作頻段僅受限于波導(dǎo)自身的工作頻段，因此，具有寬頻帶的特性，適用范圍廣。參見圖3和圖4，圖3為本發(fā)明實(shí)施例一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換裝置用機(jī)械固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例另一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換裝置還包括設(shè)置在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端和微帶線轉(zhuǎn)換端外圍的機(jī)械固定裝置400。具體實(shí)施時(shí)，機(jī)械固定裝置400，包括上固定裝置401和下固定裝置402，具體的， 所述下固定裝置402可以為階梯狀長方體結(jié)構(gòu)，且其上設(shè)置有用于固定波導(dǎo)轉(zhuǎn)換裝置100 和微帶線轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)裝置200的U形槽，其中微帶線轉(zhuǎn)換裝置上設(shè)置有微帶線的一面朝上。上固定裝置401為長方體結(jié)構(gòu)，放置好所述波導(dǎo)與微帶線間轉(zhuǎn)換裝置后，上固定裝置401固定在所述下固定裝置402的水平面較低的階梯上，此時(shí)，上固定裝置401的上表面與另一水平面較高的階梯的上表面處于同一水平面。該機(jī)械固定裝置在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端的縱截面為“回”字形，在微帶線轉(zhuǎn)換端的縱截面為“凹”字形。由于，機(jī)械固定裝置的上固定裝置和下固定裝置均為直線輪廓，可以通過固定螺釘將上下固定裝置固定在一起即可，因此具有制作工藝簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線轉(zhuǎn)換方法，包括將金屬矩形波導(dǎo)的電磁波傳輸方向上進(jìn)行減高漸變后與微帶線相匹配，所述微帶線與所述金屬矩形波導(dǎo)相連一端的寬度與所述金屬矩形波導(dǎo)的寬度相同，且所述微帶線通過微帶電路的匹配電路轉(zhuǎn)換得到預(yù)設(shè)阻抗寬度的微帶線。優(yōu)選地，所述將金屬矩形波導(dǎo)的電磁波傳輸方向上進(jìn)行減高漸變后與微帶線相匹配具體為增加所述金屬矩形波導(dǎo)在電磁波傳輸方向上的長度，降低所述金屬矩形波導(dǎo)的高度，同時(shí)填充電磁波介質(zhì)體，直到與所述微帶線相連接。以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端，以及與所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端相連接的微帶線轉(zhuǎn)換端；所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端包括波導(dǎo)段和波導(dǎo)過渡段，所述波導(dǎo)段包括寬邊和窄邊；所述波導(dǎo)過渡段為所述波導(dǎo)段的窄邊以直線減高形式收縮至所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端和所述微帶線轉(zhuǎn)換端的連接面處，且在該區(qū)域的寬邊方向均勻填充介質(zhì)體；所述微帶線轉(zhuǎn)換端包括寬度與所述金屬矩形波導(dǎo)寬度相同的基帶板，以及設(shè)置在所述基帶板上的微帶線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述微帶線與所述金屬矩形波導(dǎo)相連的一端為所述金屬矩形波導(dǎo)寬度，另一端為預(yù)設(shè)阻抗寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述介質(zhì)體與所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端的金屬壁通過導(dǎo)電膠體相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述微帶線轉(zhuǎn)換端的微帶線與所述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端的金屬壁導(dǎo)電相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述介質(zhì)體的介電常數(shù)與所述基帶板的介電常數(shù)相適配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端外圍的波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端固定裝置和設(shè)置在微帶線轉(zhuǎn)換端的微帶線轉(zhuǎn)換端固定裝置。
7.一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括將金屬矩形波導(dǎo)的電磁波傳輸方向上進(jìn)行減高漸變后與微帶線相匹配，所述微帶線與所述金屬矩形波導(dǎo)相連一端的寬度與所述金屬矩形波導(dǎo)的寬度相同，且所述微帶線通過微帶電路的匹配電路轉(zhuǎn)換得到預(yù)設(shè)阻抗寬度的微帶線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述將金屬矩形波導(dǎo)的電磁波傳輸方向上進(jìn)行減高漸變后與微帶線相匹配具體為增加所述金屬矩形波導(dǎo)在電磁波傳輸方向上的長度，降低所述金屬矩形波導(dǎo)的高度， 同時(shí)填充電磁波介質(zhì)體，直到與所述微帶線相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬矩形波導(dǎo)與微帶線間的轉(zhuǎn)換裝置，包括波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端，以及與波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端相連接的微帶線轉(zhuǎn)換端；波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端包括波導(dǎo)段和波導(dǎo)過渡段，波導(dǎo)段包括寬邊和窄邊；波導(dǎo)過渡段為波導(dǎo)段的窄邊以直線減高形式收縮至波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端和微帶線轉(zhuǎn)換端的連接面處，且在該區(qū)域的寬邊方向均勻填充介質(zhì)體；微帶線轉(zhuǎn)換端包括寬度與金屬矩形波導(dǎo)寬度相同的基帶板，以及設(shè)置在基帶板上的微帶線。電磁波從波導(dǎo)轉(zhuǎn)換端到微帶線轉(zhuǎn)換端實(shí)現(xiàn)了波導(dǎo)傳播到微帶線傳播之間的有效轉(zhuǎn)換。該裝置只涉及直線平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，制造過程簡便，而且，不涉及對頻率敏感的幾何結(jié)構(gòu)，其工作頻段僅受限于波導(dǎo)自身的工作頻段，因此，具有寬頻帶特性。
文檔編號H01P1/16GK102176522SQ20111000929
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者周凌云, 汪佳娣, 章恒斌, 陸廣華, 陳衛(wèi)東 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)