[发明专利]一种W波段缝隙波导至微带的过渡转换装置

说明书

本发明公开了一种W波段缝隙波导至微带的过渡转换装置，包括缝隙波导(1)，阶梯匹配结构(2)，三角形平面谐振器(3)，50欧姆微带传输线(4)；所述阶梯匹配结构(2)位于缝隙波导内部信号传输路径(5)和三角形平面谐振器之间；所述三角形平面谐振器带有接地过孔(6)；所述50欧姆微带传输线与三角形平面谐振器的输出端连接。该过渡转换装置实现了W波段缝隙波导至微带传输线的信号互连，为天线和单片集成电路MMIC的集成设计提供可能。

技术领域

本发明属于电磁场与微波技术领域，具体涉及一种新型的W波段缝隙波导至微带的过渡转换。

背景技术

W波段在车载雷达、点对点5G移动通信数据回传、综合孔径雷达、导引头等领域具有广泛的应用前景。传统的W波段模块大多采用机械加工的WR-10标准波导作为互连构成。一方面，这种机械加工的波导模块不仅要求较高的加工精度(±10微米)，而且体积较大不利于小型化集成。另外一方面，用于微带和WR-10波段过渡转换用的鳍线、探针过渡的装配需要成熟工艺人员特殊的金丝键合操作，产品的批次一致性得不到很好的保障。这些原因大大限制了传统W波段波导系统的大规模应用。得益于理想磁导体的边界近似，缝隙波导(Gap Waveguide)的出现给毫米波模块提供了一种互连解决方案。它具有类似波导的传输特性，加工精度要求可以放宽至±50微米。

缝隙波导于2009年被瑞典科学家P.S.Kildal教授的研究小组提出，首先应用于微波电路模块封装领域；随后缝隙波导被应用于天线和电路领域，基于缝隙波导提出了一系列毫米天线阵列、滤波器、功分等。除此以外，集成单片集成电路MMIC(MonolithicMicrowave Integrated Circuit)至缝隙波导对于其实际应用而言至关重要；因此，不同波段的缝隙波导至微带传输线的过渡转换结构被不断提出。这类过渡转换结构的工作频率主要在Ku、Ka、V、F四个波段，过渡转换的机理分别基于缺陷地、阻抗渐变、耦合谐振腔、耦合微带贴片。目前尚未有W波段缝隙波导至微带的过渡转换装置，为了扩展缝隙波导在W波段模块系统中的应用，需要设计一种W波段缝隙波导至微带的过渡转换结构。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种W波段缝隙波导至微带的过渡转换结构，实现W波段缝隙波导至微带传输线的信号互连，为天线和单片集成电路MMIC的集成设计提供可能。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种W波段缝隙波导至微带的过渡转换装置，包括缝隙波导(1)，阶梯匹配结构(2)，三角形平面谐振器(3)，50欧姆微带传输线(4)；

所述阶梯匹配结构(2)位于缝隙波导内部信号传输路径(5)和三角形平面谐振器之间；所述三角形平面谐振器带有接地过孔(6)；所述50欧姆微带传输线与三角形平面谐振器的输出端连接。

三角形平面谐振器和50欧姆微带传输线集成在一片衬底(7)上，衬底安装在缝隙波导底座(8)上。

所述阶梯匹配结构包括至少3个台阶(9)；所述多个台阶中，从与缝隙波导内部信号传输路径相连的台阶至与三角形平面谐振器相连的台阶，高度依次增大。所述多个台阶中，位于中间部位的台阶长度大于位于两侧的台阶长度。

所述缝隙波导中设置有周期性金属柱(10)，凹槽路径(11)，底座(8)，上盖板(12)；所述周期性金属柱(10)设置于凹槽路径(11)的两侧。

所述接地过孔(6)设置于三角形平面谐振器(3)与阶梯匹配结构(2)相连的一侧。

所述三角形平面谐振器(3)与阶梯匹配结构(2)相连的一侧设置有矩形贴片(13)。