1 导言
在毫米波体系中,射频电路都由一些无源和有源功用部件组成。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。但现在,毫米波频段的无源部件还是以矩形波导结构为主。跟着毫米波集成电路技能的飞速发展,微带线作为现有毫米波集成电路中一种十分重要的传输前言得到了广泛的使用。无源电路广泛的使用于微波、毫米波电路中,无源电路在微波电路中扮演着极其重要的人物。能够用一句话来归纳无源电路,无源电路便是为了满意某种传输方程而选用的电路方法和微波传输体系。而在微波的高端,尤其是毫米波电路,常常选用的是波导、微带线、鳍线和共面波导。在本论文中首要触及到波导-对脊鳍线-微带线的过渡结构,故本论文首要触及此方面的理论、电路仿真等内容。
2 过渡设置
2.1 波导-微带过渡结构
现在,一切毫米波检测设备大多以规范矩形波导作为其输入的RF接口,因此平面集成电路功能检测都必须经过具有带宽特性的过渡设备来完结。对这些过渡设备的基本要求是:
(1)传输损耗要低,回波损耗要高,应该有满足的频带宽度,能够确保射频信号在带内单向低耗的传输。
(2)装卸简单,并具有杰出的重复性和一致性。
(3)与电路和谐规划,并便于加工制作。
规范的矩形波导与微带的过渡结构有多种方法。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。在本论文中我选用的是波导-对极鳍线-微带的过渡方法,这种方法的过渡结构具有频带宽、插损小,装置便利等特色,而且能够经过调理中心的谐振块的巨细使谐振频率远离咱们的输出频率。
2.2 鳍线的基础知识
1972 年P.J. Meier提出了便于制作新式毫米波混合集成电路的准平面结构——鳍线(Finlines)。把鳍线当作一种准平面结构,是由于它的整个电路图形包含有源器材在内都并入在一块介质平板上,而其电路规划又要考虑到金属波导盒的影响。假如规划妥当,就可确保鳍线中传达的主模为准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双面以组成一圆弧型突变段。圆弧之外,一个鳍用作微带接地上,并与波导下部相连,而且其短接点与过渡相隔一细小间隔。过渡特性取决于圆弧半径R。电路中所附加的金属面S起按捺谐振的效果,由于在作业频段内突变下面的无金属区或许呈现谐振现象。
图1 一种对脊鳍线到微带的过渡计划
对极鳍线的突变方法有许多种,包含指数线、抛物线和余弦平方线,其间余弦平方突变是最为遍及的方法。余弦平方突变器便于机械加工,因此制作本钱相对较低,但它的体积相对较大。
2.3 另一种对极鳍线-微带过渡计划
图2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突变到一对平行线。对极鳍线的电场线沿突变段逐步旋转并向两导体条带之间会集。对称平行线则凭借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,而且把槽开在接地上一边,以便与两条带阻抗相匹配。微带接地上与波导下部阻隔。这样,微带接地上之下的区域就不会有能量传输,由于它的截止频率远在波导频段之上。如图2-2所示,波导的这部分能够在稍离巴伦段的当地与微带短接。
图2 另一种对极鳍线-微带过渡计划
3 波导-微带线对极鳍线过渡规划及仿真
3.1 过渡规划
在矩形波导—鳍线过渡器中,即便鳍线突变线已完成最佳规划,突变段自身也不能供给对矩形空波导的抱负匹配,这是由于在突变段结尾的基片与空波导接口处的不接连所造成的。接口处阻抗不接连性的数值取决于基片厚度d和它的相对介电常数。对极鳍线过渡段一般选用余弦平方的过渡方法,其规划公式:
,(1)
式中,w为50微带线的宽度,z为鳍线传输线的纵向坐标;b为波导高度;l为过渡段长度。