Ka波段脊波导到微带过渡器的设计

ka波段微带-波导探针过渡的设计
ka波段微带-波导探针过渡是一种开关状态传输机制，被用于ka
波段电路中在功率和匹配之间进行双向转换。

与标准过渡相比，ka波
段微带-波导探针过渡主要特点在于具有较小的尺寸，由于其尺寸较小，速度也会增加，使得其在电磁波的传播和传输过程中更加高效。

另外，ka波段微带-波导探针过渡具有较好的匹配性，这使得ka波段电路能
够取得较好的效果。

此外，它还可以有效地减小I / O所使用端口对
设备的限制，并增加模块的弹性。

这一功能使得ka波段微带-波导探
针过渡受到许多研究者的关注，并在ka波段技术领域得到广泛运用。

波导到微带转换电路学生姓名：学号：单位：时间:2010年5月6日一、技术指标：请设计一只Ka波段波导到微带转换电路。

其技术指标要求如下：工作频率：26.5~40GHz输入/输出驻波比：<1.2dB插入损耗：<1.0dB二、理论分析目前常用的微带－波导探针过渡的方式有两种，都是将微带探针从波导宽边的中心插入，一种是介质面垂直与波导传输方向，称为H面探针，如图1所示，另一种介质面平行于波导传输方向，称为E面探针，如图2所示。

本课题采用的是E面探针过渡，下面详细介绍本课题中的微带－波导过渡设计方法。

图1 H面探针图2 E面探针微带—波导过渡的构成形式如图3所示，探针从波导宽边的中心插入，任一个沿探针方向具有非零电场的波导模将在探针上激励起电流。

探针附近被激励起的高次模存储无功功率的局部场，使接头具有电抗性质。

由于探针过渡具有容性电抗，一段具有感性电抗的高阻线被串联在探针过渡器后面，以消除容性电抗，然后利用四分之一阻抗变换器实现与混频电路内微带传输线的阻抗匹配。

对微带－波导过渡性能有较大影响的电路参数共5个，由表1列出。

探针插入处波导开窗的大小对性能也有一定影响，在设计时可先将其确定。

一般的原则是开窗越小越小越好，以形成截止波导。

探针距波导终端短路面的长度D我们取四分之波导波长,因为终端短路后，波导内形成驻波，波节间距离为二分之波导波长，取四分之波导波长的短路长度，可以保证探针在波导内处于最大电压，即电场最强的波腹位置，以达到尽量高的耦表1影响微带-波导过渡性能的参数三、设计过程：确定中心频率为大气窗口35GHz，频段为26.5GHz到40GHz。

确定矩形波导尺寸、基板的材料和尺寸以及微带金属条带的初始尺寸并建立模型。

此处采用WR-28标准矩形波导，尺寸为7.112mm*3.556mm，基板材料选用Rogers5880型基片，厚度为0.254mm，相对介电常数为2.2，微带金属条带厚度为0.035mm，由ADS中LineCalc 计算得中心频率35GHz处50欧姆微带线宽度为0.754mm。

Ka 波段波导-微带转换电路摘 要:本文在了解矩形波导、微带线的传输理论及分析了Ka 波段波导-微带转换电路的特性后，利用HFSS 仿真软件对它进行仿真并优化，设计出了Ka 波段波导-微带转换电路。

满足实验要求：在Ka 频段26.5GHz~40GHz 内的输入/输出驻波比≤1.2，插入损耗≤1.0dB 。

关键词：Ka 波段，微带线，矩形波导，HFSS ，转换电路Abstract ：After the understanding about the transmission theory of rectangular waveguide and micro-strip line and the analysis of the speciality of Ka-band waveguide micro-strip transform circuit, this paper will design the Ka-band waveguide micro-strip transform circuit by the simulation and optimization of HFSS. It meets the requirements: the input/output standing wave ratio is 1.2 within the Ka frequency range 26.5GHz~40GHz and the insertion loss is 1.0dB.Key word ：Ka-band ，Micro-strip, Waveguide, HFSS , Transform circuit1. 引言波导-微带转换电路是各种雷达、通讯、电子对抗等系统中最重要的一种无源转接过渡，又是各系统的重要组成部分，它性能的好坏直接影响系统的性能。

随着微波集成电路的发展，微带线又是微波、低频段毫米波电路的主要传输线，而实现波导-微带的过渡就成了人们日益关注的问题。

一种Ku波段波导-微带转换器的研制宋志东;康颖【摘要】本文利用三维高频仿真软件HFSS设计并分析了中心频率为15GHz的波导一微带过渡结构。

这种结构的输入输出是直通方向的，与以往的波导-微带过渡结构相比，这种结构体积小、气密性好、更利于小型化。

根据测试结果，设计的过渡结构在13GHz-17GHz频率范围内有良好的性能，插入损耗小于0．5dB，端口驻波系数小于1．35。

%A ku-band waveguide to microstrip transition structure with 15GHz of central frequency is designed and analyzed by using 3-dimensional high frequency simulation software （HFSS）. In this transition structure, the waveguide and microstrip line are connected in a straight line. Comparing with the former waveguide to microstrip transit structure, this structure is featured with small size and good airtightness, and is benefit to miniaturization. On basis of tested results, the designed transit structure has perfect performance within 13GHz-17GHz of frequency range, its insertion loss is less than 0. 5dB, and the port standing wave ratio is less than 1.35.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P78-80,86)【关键词】脊波导;波导-微带过渡;气密性【作者】宋志东;康颖【作者单位】西安电子工程研究所,西安710100;西安电子工程研究所,西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN8141 引言采用微带的毫米波集成电路往往都必须包含波导——微带过渡接口。

Ka波段波导到微带的对脊鳍线过渡1 引言在毫米波系统中，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。

2 过渡设置2.1 波导-微带过渡结构目前，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。

（2）装卸容易，并具有良好的重复性和一致性。

（3）与电路协调设计，并便于加工制作。

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 鳍线的基础知识1972 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，就可保证鳍线中传播的主模为准TE10 模。

Ka 频段波导—同轴探针—微带过渡的研究刁睿，徐锐敏，谢小强电子科技大学电子工程学院，四川成都 (610054)E-mail ：screamtodie@摘 要：本文介绍了一种设计波导—同轴探针—微带过渡结构的方法。

设计采用HFSS 分析并进行优化，在26.5-39GHz 范围内，插入损耗小于0.11dB ，输入端回波损耗小于-19.5dB ，最小可达-24dB 。

关键词：毫米波，同轴探针，过渡中图分类号：TN631. 引 言在毫米波频段，为便于测试、天馈以及独立微带电路之间的连接，常常需要将微带电路输入、输出端口通过转换结构过渡到矩形波导。

在需要将信号作一段距离的传输时，也必须将电路从微带转换至波导，以降低传输损耗。

因而采用微带的毫米波集成电路往往都必须具有宽带特性的波导-微带过渡的接口。

探针结构是工作于TEM 模的同轴线和工作于10TE 模的矩形波导间的一种常用的过渡结构[1]。

在实际应用中，过渡器的一个不可忽视的附加因素是气密要求。

很多微带电路，特别是军用微带电路，为保证能在各种恶劣环境条件下性能的稳定性，对系统的气密性提出了更高的要求。

而通常所采用的E 面探针型波导—微带过渡结构在波导上的开口较大，不仅使系统的气密性受到一定的影响，对矩形波导内的场分布也将产生较大的扰动。

综合运用相关理论知识并考虑到波导—微带过渡结构的具体要求，采用波导—同轴探针—微带过渡结构将能够获得较好的效果。

为此本文对波导—同轴探针—微带过渡结构的设计方法进行了介绍。

2. 理论分析探针在波导中相当于一个小天线，若同轴线接波源，探针便是发射小天线，它向波导所限定的辐射电磁波. 一般地说，只要电磁波的电场或与波导某模式的电场或磁场分量一致，该模便会被激励。

本文讨论单探针激励矩形波导[2]，如图1所示。

采用R.F.Harrington 的等效电路法来进行研究。

在矩形波导内,由同轴波导驱动一根很细的探针,如图所示,细探针被放置在ｚ=0的波导模截面上。

一种Ka波段宽带波导-微带转换器的研制宋志东;张国强;崔敏【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】本文提出了一种宽带的波导微带转换器设计方法。

利用高频仿真软件HFSS设计了工作频率覆盖ka波段的波导-微带过渡结构。

与以往的波导-微带过渡结构相比,这种结构具有宽频带、气密性好、易于加工集成等优点。

矢量网络分析仪对样品的测试结果表明,设计的转换器在ka频段26.5GHz—40GHz频率范围内,插入损耗小于0.5dB,端口驻波小于1.4。

%A method of designing wideband waveguide-microstrip converter is presented. A waveguide-micros-trip transiting structure whose operating frequency covers Ka band by using high frequency simulation software ( HF-SS) is designed. Comparing with previous waveguide-microstrip structure, this structure is featured with advanta-geous like broad bandwidth, good airtightness, easily fabricated and integrated, and so on. The results of samples tested with vector network analyzer show that the designed converter has insertion loss less than 0. 5dB, and stand-ing wave at port is less than 1. 4 in the frequency range of 26. 5GHz-40GHz at Ka band.【总页数】4页(P74-77)【作者】宋志东;张国强;崔敏【作者单位】西安电子工程研究所西安 710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安 710100【正文语种】中文【中图分类】TN814【相关文献】1.一种介质密封型微带波导转换器的设计 [J], 张生春;张国强;张山杉;廖原2.一种宽频带低插损的波导-微带转换器的设计 [J], 王俐聪;杨晓明;丁勇;刘永杰3.一种Ka波段微带-波导转换的设计 [J], 张国强;王洁4.一种Ku波段波导-微带转换器的研制 [J], 宋志东;康颖5.一种介质密封型微带波导转换器的设计 [J], 张生春;张国强;张山杉;廖原;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Ka频段宽带波导微带过渡设计作者：田兵来源：《数字技术与应用》2013年第12期摘要：宽带低损耗波导微带过渡的设计是实现波导微带转换的关键部件。

根据设计目标，分析比较了多种波导微带转换的设计思路，提出了波导微带微带探针的设计方案，用高频结构仿真软件（HFSS）对该波导微带微带探针转换结构进行了建模和设计仿真，并给出了工作频率范围在26.5GHz～40GHz的设计实例，并对测试指标和仿真曲线进行了对比分析。

结果表明设计的Ka频段宽带波导微带过渡具有良好的工程实用价值。

关键词：毫米波魔T 合成器波导中图分类号：TN622 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0138-02在毫米波频段，主要的传输线有波导和平面传输线两种。

随着平面传输媒介的研究发展，混合集成电路、单片集成电路应用的日趋广泛，微带电路已在越来越多的场合取代金属空波导，成为微波、毫米波电路的重要传输线。

然而，目前许多毫米波测试系统和器件仍采用金属空波导。

因此，如何实现低损耗的波导与微带线的转换就成了微波毫米波技术研究的重要内容。

标准矩形波导与微带线转换有多种转换形式，参考文献[1]、[2] [3]分别对Ka频段波导微带的过渡结构进行了相应的研究设计。

本文从工程实际出发，对各种波导微带过渡方式进行理论分析和比较，最终采用波导微带探针过渡结构，并使用三维电磁仿真软件HFSS进行了仿真，并制作了实物，进行了测试。

1 设计目标根据某项目要求，要求设计一个波导到微带的转换，指标如下：频率范围：26.5～40GHz；插入损耗：2 过渡方式选择在进行任何微波电路的仿真设计之前需要首先确定介质基板。

介质基板是微波电磁场的传输媒质，又是电路的支撑体，它的特性直接决定了微带电路的损耗特性。

目前可用于毫米波频段的介质基板主要有：99.6%氧化铝陶瓷、Rogers5880、蓝宝石、石英等。

综合各方面因素考虑，最终选用的介质基材为0.254mm的Rogers5580（介电常数2.2），该材料介电常数较低，损耗较小。

K波段波导——微带过渡设计
陶辉华;夏海平
【期刊名称】《通信与广播电视》
【年(卷),期】2011(000)003
【摘要】本文介绍了K波段（18GHz～26．5GHz）波导——微带过渡电路的设计。

设计过程基于阻抗匹配原理，通过电磁场仿真软件对探针尺寸、波导短路面与探针距离等数据的分析和优化，得到理想的仿真结果。

实测结果表明该过渡器插入损耗小于0．3dB，回波损耗大于15dB。

【总页数】5页(P27-31)
【作者】陶辉华;夏海平
【作者单位】南京熊猫汉达科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN773
【相关文献】
1.一种V波段波导-微带对极鳍线过渡结构的设计研究 [J], 潘猛;秦雪雪;文春华;周传升
2.W 波段对脊鳍线过渡的波导微带转换设计 [J], 孙静;梁法国;韩利华;孙晓颖;郑延秋
3.横向Ka波段波导微带探针过渡的设计和优化 [J], 刘途远
4.W波段对脊鳍线波导微带过渡设计与实现 [J], 荀民;赵宇博
5.W波段波导—微带对脊鳍线过渡结构设计 [J], 单伟;包超;高志宇;郑晓;秦越
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