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 设计报告
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频段宽带微带-波导转换
针 - 微带线的方式实现。这样的实现方式具有插入损耗小、可密封、装配一致性好、可靠性高的优 点 。 文中 给出 了 转换 的设 计 方法 及脊 波 导参 数的 计 算公 式以 计 算转 换的 各 项参 数。 设 计完 成后 采 用 电 磁场 软件 进 行优 化仿 真 ，并 根据 仿 真结 果制 作 实物 进行 测 试。 最后 给 出了 转换 实 物的 测试 数 据。从测试数据可以看到，转换在整个 Ka 频段内具有良好的性能，插入损耗小于 0.3 dB ，驻波小 于 1.5 。还可针对具体使用频段进行优化，以进一步提高性能。文中提出的转换完全能够满足实际 工程应用，具有良好的应用前景。 关键词 ： Ka 频段；宽带；微带线；脊波导；绝缘子；阻抗匹配 中图分类号 ： TN814 文献标志码 ： A doi ： 10.11805/TKYDA201702.0243
Ka 频段宽带微带 -波导转换
林 勇 1 ，韩少博
2
(1. 中 国 电 子 科技 集 团 公司 第 13 研 究 所 ， 河北 石 家 庄 050051 ； 2. 吉 林 大学 电 子 科学 与工 程 学 院， 吉林 长 春 130431)
摘
要 ：研究了在 Ka 频段上，宽带微带到波导的转换技术。转换通过波导 - 脊波导 - 绝缘子探
??sbda????0??????abfig1sectionofridgewaveguide????c??zvib?b?2图1脊波导截面示意图??1sin2???tan?cos2dy2???01???bda????0??????ab????c??zpv?????2?3?db2adsin2dcossin2???????222??2?12????????lncosec??cos2????????ba2b24bsin24????c?????1?????????z2zpivi4zpv式24中
Ka波段波导-微带转换电路
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。
脊波导到微带过渡器的仿真设计
（ ｃｏ ａｅｃｎｅ，Ｕ ｉｅｓｙｏ ｌ ｔ ｎｃＳｉｎｅａ ｄＴ ｃｎｌｇ ｆ ｈｎ ，Ｃ ｅ ｇｕ ６０ ５ Ｍｉｒ ｖ ｅｔｒ ｎｖｒｉ ｆ ｅ ｒ ｉ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙｏ ｉ ｗ ｔ Ｅ ｃｏ Ｃ ａ ｈｎｄ １０ ４，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
（ ） 微带线 中的场分布 ａ
（ ） 脊波导中的场分布 ｂ
图 １ 微带线 与脊 波导中的场分布
２ 模 型理论分析
微带线 中为准 Ｔ Ｍ模 ，其场分布如图 １ ａ 所 Ｅ （）
示 ，其 电场 主要 集 中在金 属导带 与 接地板 之 间 ，垂
解决微波 问题 一般采 用 “ 以场 化路 ，由繁化 简” 的方法 ，特别 是像转 接头 这种结 构复 杂的器 件 ，很难准确求解其场分布 ，大都根据经验求解或 把其 等效 为 电路模 型再 用 “ ” 路 的观 点来 解 决 问题 ， 这样求解方便 ，也能保证一定精度。对于波导到微 带 过渡器 则可 看成非 ５ 传输 系统 过 渡到 ５ 传 ０Ｑ ＯＱ 输系统的问题 ，也就是阻抗变换问题 。而阻抗变换 的理论已经比较成熟 ，根据实际结构，这里采用四 分之一波长多节变换器（ ３ 。在综合设计时，目 图 ） 前采 用 的有 二项 式 ，最大 平坦 度 以及契 比雪 夫多 项 式等几种方法。而契 比雪夫型在给定驻波比时其长
ｔ ｎ ｆ ｒ ｒｒ ｇ ｖ ｇ ｉ ｅｔ ｃ ｏ ｔ ｐ ｌ ｅａ ａ ｔｒａ ｄ ａ ａｙ ｅｉ ｉ ｌｔ ｎ ｂ Ｓ ．Ｔ ｒ ｕ ｈ ｌ ｔ ｏ ｄ ｐ ａｉ ｎ ｈ ｈ ｓｃ ｌｄ — ｒ ｓｏｍｅ ｄ ｅ ｗａ ｅ ｄ ｏ ｍｉｒ ｓｒ ｎ ｄ ｐ ｅ ｎ ｎ ｌｚ ｔ ｓ ａ ｉ ｎ ｉ ｉ ｓ ｍｕａ ｉ ｙ ＨＦ Ｓ ｏ ｈ ｏ ｇ ｏｓ ｆａ ａ ｔｔ ，ｔｅ ｐ ｙ ｉ ａ ｉ ｏ ｍｅ ｓｏ ｓｇｖ ｎ：ｔ ｅ ＶＳ ｎ ｉ ｎ ｉ ｉｅ ｈ ＷＲ ｅｏ ． ｎ ｔ ｅｒ ｎ ｅ ｏ ６ ５一ｌ ｉ ｂ ｌ ｗ １ ４ ｉ ａ ｇ ｆ ． ｓ ｈ ８ ＧＨ． Ｔ ｉ ｉ ｄ ｏ ｄ ｅ ｗａ ｅ ｕ ｄ ｏｍｉｒ ｓｒ ｎ ｄ ｐ ｅ ｕｔ ｈ ｓｋ ｎ ｆ ｇ ・ ｖ ｇ ｉ ｅｔ ｅ ｏ ｔ ｐ ｌ ｅ ａ ａ ｔ ｒｉ ｓ ｉ ｉ ｒ ｉ ｉ ｓ －
横向Ka波段波导微带探针过渡的设计和优化
向具 有 非 零 电场 的波 导模 式 比 如 １ ’ 式 会 在 探 针 上 激 励 出 Ｅ模
电 流 ，从 而 激 励 起 电磁 场 ，将 波 导 内 的 电 磁 场 传 输 出 去 ， 同 理， 当从 微 带 转 换 至 波 导 时 ， 带 线 上 Ｔ Ｍ 模 向 波 导 入 射 产 微 Ｅ
Ｆ ｇ Ｍｉｒｓｒｐ ｐａ ｅａ ｄ ｗ ｖ ｒｐ ｇ ｔｏ ｉｅ ｔ ｎ ａ ｐ ｒ ｌ ｌ ｉ．２ ｃｏ ｔ ｌｎ ａ ｅｐｏ ａ ａｉｎ ｄｒｃｉ ａａｌ ｉ ｎ ｏ ｅ
过 渡 结 构 不 可 避 免 的会 具 有 容 性 电抗 ， 以 探 针 后 面 还 需 串 所
强 、 性好等 。 韧
文 中 采 用 介 电 常 数 为 ２ 的 Ｄ ｒｉ５ ８ ． ２ ｕｏ ８ ０作 为 电 路 的 介 ｄ
高
质 基 片 。基 片 厚 度 为 ０２ ４ｍｉ。 ． ｌ ５ ｌ
微 带 线 采 用 标 准 的 ５ 标 准 微 带 ， 金 属 层 厚 度 为 ００ ００ ５ｍｍ。 中 心 频 率 ，则 在 中心 频 率 ３ Ｈ 处 微 带 线 宽 ．３ 取 ４Ｇ ｚ
摘 要 ： 绍 了一 种横 向 Ｋ 介 ａ波段 宽 带 波 导一 带探 针 过 渡 的 设 计 。基 于 有 限 元 场 分析 软 件 Ａ ｓｆＨ Ｓ 微 ｎｏ Ｆ Ｓ对 该 类 过 渡 的 ｔ
设 计 方 法进 行 了研 究 。 最后 给 出 了 Ｋ ａ波段 内 的优 化数 据 。 仿 真 结 果 表 明 ，该 宽 带波 导一 带探 针 过 渡在 ２ ． — 微 ６５ Ｇ
图 １ 微 带 平 面与 波 传 播 方 向垂 直
Ｆ ｇ １ Ｍ ｉｒｓｆ ｌｎ ｎｄｗａ ｅｐ ｏ ａ ａｉｎｄｒｃｉｎａｅｐ ｒ ｎ ｉｕａ ｉ． ｃｏｔ ｐｐａ ｅａ ｖ ｒｐ ｇ ｔ ｉｅ ｔ ｒ ｅｐｅ ｄ ｃ ｌｒ ｉ ｏ ｏ
一种Ku波段波导-微带转换器的研制
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。
波导带通滤波器与微带转换装置的设计
3．2 波导-微带转换器的设计 本文在仿真软件HFSS中对转换器建模，并对参数进行了优化分析。波导的尺寸同样采用WR42标准波导，介质基板选用介电常数为3．48的Rogers 4350B材料，其厚度为0．76 mm，微带线的厚度为0．035 mm。利用ADS2009软件中的LineCalc工具，可以计算出50 Ω微带线在中心频率为19 GHz的宽度约为1．79 mm。软件优化后的尺寸如表2所示，优化结果。从图5中可以看出在16～20．8 GHz的带宽内，端口反射参数小于-20 dB，带内损耗小于0．1 dB，完全符合技术要求。
2 系统技术参数2．1 波导滤波器 中心频率：19 GHz；带宽：3 GHz；带内损耗：0．5 dB；带外抑制：30 dB；端口反射参数：小于-15 dB。2．2 波导-微带转换器 工作带宽：要求大于波导滤波器的工作带宽；带内损耗：0．5 dB；端口反射参数：小于-20 dB。2．3 组合装置 中心频率：19 GHz；带宽：2 GHz；带内损耗：0.5 dB；带外抑制：20 dB；端口反射参数：小于-15 dB。3 系统设计3．1 波导滤波器的设计 根据带外抑制参数要求，本文将波导滤波器的阶数设计为7阶，其结构。根据要求的工作带宽，选取标准波导WR42(10．668 mm×4．318 mm)。 利用网络匹配方法可以给出设计尺寸，然后利用HFSS仿真软件进行模拟优化，经过大量的计算得到最终优化尺寸，如表1所示。
波导带ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ滤波器与微带转换装置的设计
0 引言 随着毫米波技术在现代无线通信系统中的广泛应用，对各种高性能毫米波集成电路的需求也日益增长。微带线是现有毫米波集成电路中十分重要的传输线形式，各个MMIC单片主要采用微带线相连接。而滤波器则是现代电子通信系统中的一个必不可少的环节——选频网络。其中，波导滤波器因具有损耗低、高Q值的优点而广泛用于微波中继通信、雷达、天馈系统等。 在波导和微带中传输射频信号必须通过波导-微带的过渡装置来完成。因此，设计宽频带、低损耗的波导-微带的转换装置，是十分必要的，具体的转换方式主要为以下三种形式：脊鳍转换结构；波导-同轴-微带线转换结构；波导-微带探针转换结构。对于前两种转换方式，波导和微带处于同一方向，所占空间较大；而对于第三种转换方式，波导与微带相互正交，具有无需焊接，安装方便，而且所占空间较小的优点，从而成为MMIC电路设计中常用的一种方式。 本文通过电感膜片耦合的方式构成宽带带通波导滤波器，然后设计了波导一微带转换装置，将两者组成一个整体，在HFSS仿真软件中得到了较理想的参数。1 理论分析1．1 电感膜片滤波器 薄电感窗的示意图，两块金属膜片分别置于矩形波导(a×b)纵截面的两侧，其厚度为t，窗口面积为bxd。
Ka波段波导到微带的对脊鳍线过渡
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
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
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
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。
Ka频段矩形波导--微带转换结构
于２ ． ２ ８ ｄ Ｂ ， 回 波损 耗 大 于７ ． ８ ｄ Ｂ 。
关
键
词 同轴探针 ； 不 同极化 方向； Ｋ ａ 频段； 波导一 微带转换
Ｔ Ｎ８ １ 文献标志码 Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ Ｏ ０ ｌ 一 ０ ５ ４ ８ ． ２ ０ ｌ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ８
Ｓ ｅ ｐ． ２０１ ３
Ｋａ 频 段矩 形 波 导— — 微 带转 换 结 构
K波段波导——微带过渡设计
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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图 1 单脊波导的几何参数 其中，x=d /b，Cd 为脊波导中的 不均匀电容。而 a、b、s、d 为脊波导的几 何参数，参见图 1。ε为波导中的介质的介 电常数。 当脊波导工作在单模 TE10 模时，可 按电压、电流定义特性阻抗，脊中心的电 压 U = E 0 d ，电流为波导底面的纵向电 流。忽略高次模影响，由金属波导的边界 条件。通过求解麦克斯韦方程，得到场分 布，从而得到特性阻抗，结果为：
参考文献 ［１］ Ｈｕｉ－ｗｅｎ Ｙａｏ， Ａｍｒ， Ｊ－Ｆｕｈ Ｌｉａｎｇ， “Ａ Ｆｕｌｌ Ｗａｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ－ｔｏ－ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ，” ＩＥＥＥ ＭＴＴ－Ｓ， Ｖｏｌ．１， ｐｐ． ２１３－２１６， Ｍａｙ １９９４． ［２］ ｖａｎ Ｈｅｕｖｅｎ， Ｊ．Ｈ．Ｃ， “Ａ Ｎｅｗ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ－ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ，” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ， Ｖｏｌ．２４， ｐｐ． １４４－１４７， Ｍａｒ １９７６． ［３］ Ｙｉ－Ｃｈｉ Ｓｈｉｈ， Ｔｈｕｙ－Ｎｈｕｎｇ Ｔｏｎ， ａｎｄ Ｌｏｎｇ Ｑ． Ｂｕｉ， “Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ－ｔｏ－ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，” ＩＥＥＥ ＭＴＴ－Ｓ， Ｖｏｌ． １， ｐｐ． ４７３－４７５， Ｍａｙ １９８８． ［４］ Ｙｏｋｅ－Ｃｈｏｙ Ｌｅｏｎｇ， Ｓａｎｄｅｒ Ｗｅｉｎｒｅｂ， “Ｆｕｌｌ Ｂａｎｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ－ｔｏ－ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｐｒｏｂｅ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ，” ＩＥＥＥ ＭＴＴ－Ｓ， Ｖｏｌ．４， ｐｐ． １４３５－１４３８， Ｊｕｎｅ １９９９． ［５］ Ｓ．Ｌｌｏｒｅｎｔｅ－Ｒｏｍａｎｏ， Ｂ．Ｐ．Ｄｏｒｔａ－Ｎａｒａｎｊｏ， Ｆ． ｐｅｒｅｚ－Ｍａｒｔｉｎｅｚ， Ｍ．Ｓａｌａｚａｒ－Ｐａｌｍａ， “Ｋａ－ｂａｎｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ－ｔｏ－ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，” ＩＥＥＥ， Ｖｏｌ．３， ｐｐ． ４０４－４０７， Ｊｕｎｅ ２００２ ［６］ Ｈｏｐｆｅｒ Ｓ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒｉｄｇｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ． ＩＲＥ Ｔｒａｎｓｓｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ＭＴＴ １９９５，Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０． ［７］吴万春，甘本拔．现代滤波器的结构与 设计［Ｊ］． 北京：科学出版社． １ ９ ７ ４ ． 作者简介 张洪林（1 9 8 2 - ）， 男 ， 硕 士 生 ， 专 业 方向：电子与通信工程。
到实际尺寸和加工精度的情况，本文选择 了波导－阶梯脊波导－微带过渡结构。
2 理论分析
2.1 单脊波导的参数计算 脊波导的主要电参数包括截止波长、 波导波长和特性阻抗，在习惯上是采用横 向谐振法解超越方程[6]或采用有限元法解矩 阵方程而求得的。 对于如图 1 所示的单脊波导根据微波 传输线理论可得到截止波长的超越方程：
Ka 波段脊波导到微带过渡器的设计
张洪林１ 袁景中２ １，河北大学电子信息工程学院 ０７１００２；２，中国电子科技集团公司第十三研究所 ０５００５１
摘要 介绍了波导微带转换在微波应用中的重要意 义，理论分析了波导到微带过渡的基础上，提 出多节阶梯阻抗变换形式的过渡结构，并选 用四分之一波长切比雪夫阻抗匹配的方法设 计了波导－阶梯脊波导－微带过渡结构，并 用高频仿真软件ＣＳＴ进行了仿真分析，经 多次优化计算及多次调试，最终结果在 ２８ＧＨｚ～３２ＧＨｚ 范围内插损小于 ０．４ｄＢ。其结构 简单，易于加工，有一定的实用价值。 关键词 脊波导；转换器；阻抗匹配；ＣＳＴ 仿真
2.2 波导－阶梯脊波导－微带过渡设计 微带线中为准 TEM 模，其场分布如 图2所示，其电场主要集中在金属导带与接 地板之间，垂直于传输方向。脊波导场分布 如图3所示，其中传输主模的电场主要垂直 分布于上下两脊之间。可以看出这两种不 同的传输结构其电场分布有相似之处，为 了达到反射较小的平稳过渡，采用如图4所 示结构。
长度最小，其元件值可查[7]，现已被广泛 使用。
图 3 脊波导中的场分布
图 4 脊波导到微带过渡结构示意图
图 5 四分之一波长多节变换器原理 示意图
3 CST 仿真及结果
CST 微波工作室基于一种通用的三维 算法,即有限积分法，它能够处理几乎所有 电磁场仿真问题。合理应用该软件可以缩 短产品生产时间，降低成本。在本次仿真转 接头过程中，先根据预先设计，建立好物理 模型如图 6 所示。左边端口为标准 BJ320 波 导口。右边为微带端口，基片为 Rogers RT5880，介电常数为 2.2，厚度为 0.8mm， Z0=50 Ω。中间切比雪夫型阶梯阻抗变换， 其阻值通过计算查表得出[7]，并换算成脊 波导尺寸，在ＣＳＴ中应将此尺寸设计为 变量，以便优化计算。图６中的斜劈部分为 脊波导与微带线过渡部分，是按照实际机 械结构的考虑。通过优化调节各节阶梯的 高度已达到最佳的效果。经多次优化计算 最终得到。
图 2 微带线中的场分布 对于波导到微带过渡可看成非50Ω传 输系统过渡到 50 Ω传输系统的问题，也就 是阻抗变换问题。而阻抗变换的理论已经 比较成熟，根据实际结构，这里采用四分 之一波长多节变换器（图 5 ）。在综合设 计时，切比雪夫多项式在给定驻波比时其
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制造
中国科技信息 2009 年第 20 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Oct.2009
图 6 CST时的特性阻抗；λ 为工作波长；λ 为截止波长；
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1 引言
随着微波毫米波技术的飞速发展，微 波集成电路在各个方面得到了广泛应用。 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。
其仿真结果如图７所示，在 28GHz～ 32GHz 频带内插损小于 0.1dB。仿真结果加 工的阶梯脊波导结构实物照片如图８所 示。
图７ Ｓ参数仿真结果
图８ 脊波导实物照片
４ 结束语
本文采用“以场为路，由繁化简” 的观点，使用阻抗变换的方法设计了波导 －阶梯脊波导－微带转化器，并用 CST 微波工作室进行仿真优化，最终得到良好 性能指标的脊波导实物。