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Ka波段波导到微带的对脊鳍线过渡

  在毫米波系统中,射频电路都由一些无源和有源功能部件组成。从原则上讲,各种毫米波传输线都可制作出与之相应的无源部件。但目前,毫米波频段的无源部件还是以矩形波导结构为主。随着毫米波集成电路技术的飞速发展,微带线作为现有毫米波集成电路中一种十分重要的传输媒介得到了广泛的应用。无源电路广泛的应用于微波、毫米波电路中,无源电路在微波电路中扮演着极其重要的角色。可以用一句话来概括无源电路,无源电路就是为了满足某种传输方程而采用的电路形式和微波传输系统。而在微波的高端,尤其是毫米波电路,常常采用的是波导、微带线、鳍线和共面波导。在本论文中主要涉及到波导-对脊鳍线-微带线的过渡结构,故本论文主要涉及此方面的理论、电路仿真等内容。

  目前,所有毫米波检测设备大多以标准矩形波导作为其输入的RF接口,因而平面集成电路性能检测都必须通过具有带宽特性的过渡装置来完成。对这些过渡装置的基本要求是:

  (1)传输损耗要低,回波损耗要高,应该有足够的频带宽度,能够保证射频信号在带内单向低耗的传输。

  标准的矩形波导与微带的过渡结构有多种方式。最常用的是矩形波导-脊波导-微带、波导-微带探针-微带以及波导-对极鳍线-微带过渡等。在本论文中我采用的是波导-对极鳍线-微带的过渡形式,这种形式的过渡结构具有频带宽、插损小,安装方便等特点,而且可以通过调节中间的谐振块的大小使谐振频率远离我们的输出频率。

  2.2 鳍线 年P.J. Meier提出了便于制作新型毫米波混合集成电路的准平面结构鳍线(Finlines)。把鳍线看成一种准平面结构,是由于它的整个电路图形包括有源器件在内都并入在一块介质平板上,而其电路设计又要考虑到金属波导盒的影响。如果设计得当,就可保证鳍线为经典的所示为经典的波导-对极鳍线-微带过渡。在整个过渡段长度l内,两个金属鳍制作在基片两面以组成一圆弧型渐变段。圆弧之外,一个鳍用作微带接地面,并与波导下部相连,而且其短接点与过渡相隔一微小距离。过渡特性取决于圆弧半径R。电路中所附加的金属面S起抑制谐振的作用,因为在工作频段内渐变下面的无金属区可能出现谐振现象。

  2.3 另一种对极鳍线所示的过渡是Van Heuven提出的波导微带过渡的一部分。在这种过渡结构中,对极鳍线的两个金属鳍逐渐变到一对平行线。对极鳍线的电场线沿渐变段逐渐旋转并向两导体条带之间集中。对称平行线则借助巴伦网络与对称微带匹配。在巴伦段内,上面的导体条带窄到微带宽度,并且把槽开在接地面一边,以便与两条带阻抗相匹配。微带接地面与波导下部隔离。这样,微带接地面之下的区域就不会有能量传输,因为它的截止频率远在波导频段之上。如图2-2所示,波导的这部分可以在稍离巴伦段的地方与微带短接。

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