Ka波段波导到微带的对脊鳍线过渡
W频段波导—微带的对脊鳍线过渡仿真设计
W频段波导—微带的对脊鳍线过渡仿真设计作者：金少华来源：《新生代·上半月》2018年第08期【摘要】：应用HFSS设计了一款W频（75.87-87.5）GHZ的对脊鳍线微带波导过渡结构，仿真结果表明，在W 频段（75.87-87.5）GHZ内，该过渡结构插损小于0.6dB，回波损耗在20dB以下，达到项目需要。
【关键词】：W波段波导微带过渡对脊鳍线1引言在毫米波接收系统中，各芯片间采用微带线连接.而毫米波测试系统用波导接口，需要低成本、低损耗的宽频带波导到微带过渡.常用过渡结构：阶梯脊波导过渡、对脊鳍线过渡、耦合探针过渡等.对脊鳍线过渡，因其可以采用印制版技术制作在价廉的软基片上，已成为一种普遍运用的过渡结构.本文通过软件HFSS设计并仿真了一个W波段的微带到波导鳍线过渡以满足工程项目的需要。
2 对脊鳍线过渡的仿真2.1 对脊鳍线过渡的设计经典的过渡结构（如图1所示）.在这个由波导到微带的过渡结构中，两个对脊鳍线制作在基片正反两面，逐漸渐变成微带线.并且构成了一圆弧形谐振区，谐振区内的金属块是用来抑制谐振的。
在图1中，1区是渐变的对脊鳍线部分，它将波导内的TE10模转变成微带线传输的的准TEM模式（见图2），同时将波导的高阻抗转变成低阻抗。
2、3 区将对脊鳍线过渡到标准微带线.这一部分一般的处理方法是用半圆弧来过渡到微带线，这样圆心固定，经过微调可得到较好的结构。
过渡中的对脊鳍线渐变设计常采用沿渐变方向的平滑阻抗变换曲线，其中，余弦平方渐变形式加工简单，成本较低，应用广泛。
因此我采用余弦平方渐变曲线（ 1）设计对脊鳍线过渡结构式中：是鳍线宽度；是波导窄边尺寸；50Ω 微带线宽；是距离起点的长度；鳍线过渡的长度。
由经验可知，过渡结构长度越长，反射越小，但是工程需要整个过渡结构尽可能短，方便使用，因此需要选择一个合理的长度，一般取1.5按照上述设计思路，我完成W波段（75.87-87.5）GHZ的过渡设计，介质基片采用RT-duroid 5880 材料（相对介电常数εr= 2 . 2），基片厚度为h = 0 .127mm ，金属条带厚度t=0.017 mm，标准矩形波导，宽a = 1.5494mm，高b =3.0988mm，50Ω微带线金属条带的宽度W = 0.358mm。
一种Ka频段波导微带鳍线转换结构
空间电子技术98 S PAC E ELEC TRON IC TECHNOLO GY2009年第3期一种Ka频段波导微带鳍线转换结构王小伟李家胤周翼鸿(电子科技大学强辐射重点实验室,成都610054)摘要为使波导微带转换的尺寸和性能更优,采用HFSS高频仿真软件里的样条曲线做波导微带转换的鳍线渐变曲线,使波导微带转换的过渡长度与采用其他渐变曲线在相同指标情况下相比更短一些。
转换模型中的介质基片向标准矩形波导宽边两侧延伸四分之一波长并在其上各打一行孔径和间距合适的金属填充通孔,这样既便于固定基片,又能提高鳍线电路的隔离度。
使用HFSS软件对该模型进行仿真优化分析后的结果为:在28. 5～39GHz频带内得到大于25dB 的回波损耗和小于0. 1dB 的插入损耗,基本达到预期目的。
关键词波导微带转换样条曲线鳍线通孔0 引言随着毫米波技术的不断发展, 毫米波混合集成电路以及单片集成电路越来越多地在无线通信和雷达系统中得到广泛应用。
而现有的毫米波测试系统采用的大多是矩形波导接口,这就要求在使用毫米波单片集成电路的系统中寻找一种低成本、低损耗、易制造的宽带矩形波导到微带的过渡。
对于毫米波电路而言,鳍线就是这样一种能用于波导微带过渡的理想短距离传输线。
它具有色散小、单模带宽宽、插损低(高于波导,低于微带) ,准平面电路结构(可以采用与微波集成电路相类似的印刷技术,生产经济性好) ,与半导体和波导器件的兼容性好,对加工尺寸公差的要求不像波导那样严格等优点,现已在毫米波电路中获得了实际应用[ 1 ] 。
目前常用的过渡结构有: 阶梯脊波导过渡[ 2 ] 、对极鳍线过渡[ 3 ] 、耦合探针过渡[ 4, 5 ] 等。
这些过渡结构带宽较宽,插入损耗小。
其中阶梯脊波导过渡加工复杂;耦合探针过渡因波导出口方向与电路平行,使其不满足很多系统结构的要求;而对极鳍线过收稿日期: 2008 - 04 - 29; 修回日期: 2008 - 06 - 30 渡,因其可以采用微波印制版技术制作在价廉的基片上,现在已成为一种普遍运用的过渡结构。
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。
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
Ka波段脊波导到微带过渡器的设计
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。
一种V波段波导—微带对极鳍线过渡结构的设计研究
一种V波段波导—微带对极鳍线过渡结构的设计研究作者：潘猛秦雪雪文春华周传升来源：《无线互联科技》2017年第13期摘要：文章研制了一款V频段的波导微带转换器，该转换器采用对极鳍线过渡结构，并提出了一种抑制谐振及基片安装引起的高次模的设计方案。
实际测试回波损耗小于-21dB，插入损耗小于1.6dB。
关键词：波导；微带；对极鳍线；谙振波导-微带转接器是各种雷达、通信、电子对抗等系统中最重要的一种转接过渡。
对极鳍线模型，结构简单，过渡方向与电路一致，在宽频带内可以实现较好的过渡性能，是现今普遍常用的波导-微带过渡结构[1]。
本文使用HFSS仿真设计了一款V频段的波导微带转换器，并进行了加工验证。
1 理论分析微带线是准TEM模式的传输线，其特性阻抗为50Q[2]。
矩形波导是截面形状为矩形的金属波导管，其传输主模为TEW模。
本文采用V频段标准矩形波导（3.759mmX1.88mm），波导的特性阻抗计算公式为，其中，为空气波阻抗，A为空气中的波长，〃为波导宽边长度。
其特性阻抗为506波导-微带对极鳍线过渡结构如图1所示，在整个过渡长度内，两个金属鳍制作在基片两面，为一对渐变的对极鳍线。
主要实现以下功能：（1）将波导中的TE10模逐渐旋转90°，变成在对极鳍线重叠部分中的准微带传输模式；（2）将波导主模的506Q特性阻抗转换到接近标准微带线的50Q特性阻抗。
2 仿真设计2.1 过渡结构曲线的设计鳍线渐变段的设计，主要指渐变方向的平滑曲线设计。
平滑曲线的选取要使其引入的反射损耗在要求的频段内最小，并使渐变段物理尺寸尽可能地短。
本文对极鳍线过渡段采用了指数的过渡形式，其设计公式为[3]：其中1代表过渡长度，6为波导窄边宽度，s为微带线宽度。
过渡段的长度Z不能过短，因为过短时，端口的反射系数较大；也不能过长，因为过长时，电路的损耗较大。
取I的长度为1.54左右。
2.2 谐振抑制设计以往设计对极鳍线过渡，常采用在渐变段圆弧金属下方，加载金属孤岛来抑制谐振频率。
W波段波导—微带对脊鳍线过渡结构设计
Science &Technology Vision 科技视界0引言,。
,,。
:[1,2]、[3~4]。
,,,,。
,。
W 。
,80~95GHz 20dB,0.4dB。
1理论分析。
TE10,TEM 。
,,。
,WR10(2.54mm×1.27mm)。
50Ω[5]。
1。
,TE1090°,TEM [6]。
,,50Ω。
图1矩形波导—微带对脊鳍线过渡结构W 波段波导—微带对脊鳍线过渡结构设计单伟包超高志宇郑晓秦越(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川成都610213)【摘要】文章基于对脊鳍线过渡结构设计并仿真了一种W 波段的矩形波导—微带线的转换器。
该转换器具有平面电路的几何结构优点,且空间体积小、质量轻,可广泛应用于毫米波平面传输线组成的电路中。
通过仿真结果表明:在W 波段(80~95GHz )的频带范围内,该过渡结构的回波损耗小于20dB ,插入损耗小于0.4dB 。
【关键词】W 波段;波导—微带转换;毫米波;对脊鳍线中图分类号:TN02文献标识码:ADOI :10.19694/ki.issn2095-2457.2021.12.45【Abstract 】This paper designs and simulates a W-band rectangular waveguide —microstrip line converter basedon the transition structure of the ridge—fin line.The converter has the advantages of planar circuit geometry structure,small space and light weight,and can be widely used in circuits composed of millimeter wave planartransmission lines.The simulation results show that:in the W band (80-95GHz)frequency band,the return loss ofthe transition structure is less than 20dB,and the insertion loss is less than 0.4dB.【Key words 】W band ;Waveguide to microstrip ;Millimeter wave ;Antipodal finline作者简介:单伟(1993—),男,汉族,硕士研究生,助理工程师,现主要从事核仪表系统技术研究。
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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。
图1 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。
图1 一种对脊鳍线到微带的过渡方案
对极鳍线的渐变方式有许多种，包括指数线、抛物线和余弦平方线，其中余
弦平方渐变是最为普遍的方式。
余弦平方渐变器便于机械加工，因而制造成本
相对较低，但它的体积相对较大。
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