W频段波导-微带的对脊鳍线过渡仿真设计

2018-11-02金少华电子科技大学电子科学与工程学院四川成都610054

新生代 2018年15期

金少华电子科技大学电子科学与工程学院四川成都 610054

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，逐渐渐变成微带线.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。

第一是图1微带到波导的过渡结构

第二是图2电场转换图

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。模型见图3，由图4仿真结果可以看出，在（75.87-87.5）GHZ内插损小于0.6dB，回波损耗在20dB以下，实现了很好的宽带过渡性能。为了更准确的测试W波段波导-微带过渡的性能，设计了背靠背模型如图5，仿真结果如图6，在整个（75.58-81.54）GHZ的插损小于0.6dB，回波损耗在20dB以下，整个带内曲线很平坦。但是带宽明显减小。