Ka波段波導(dǎo)到微帶的對脊鰭線過渡分析

1 引言
　　在毫米波系統(tǒng)中，射頻電路都由一些無源和有源功能部件組成。從原則上講，各種毫米波傳輸線都可制作出與之相應(yīng)的無源部件。但目前，毫米波頻段的無源部件還是以矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為主。隨著毫米波集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微帶線作為現(xiàn)有毫米波集成電路中一種十分重要的傳輸媒介得到了廣泛的應(yīng)用。無源電路廣泛的應(yīng)用于微波、毫米波電路中，無源電路在微波電路中扮演著極其重要的角色?？梢杂靡痪湓拋砀爬o源電路，無源電路就是為了滿足某種傳輸方程而采用的電路形式和微波傳輸系統(tǒng)。而在微波的高端，尤其是毫米波電路，常常采用的是波導(dǎo)、微帶線、鰭線和共面波導(dǎo)。在本論文中主要涉及到波導(dǎo)-對脊鰭線-微帶線的過渡結(jié)構(gòu)，故本論文主要涉及此方面的理論、電路仿真等內(nèi)容。
　　2 過渡設(shè)置
　　2.1 波導(dǎo)-微帶過渡結(jié)構(gòu)
　　目前，所有毫米波檢測設(shè)備大多以標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)作為其輸入的RF接口，因而平面集成電路性能檢測都必須通過具有帶寬特性的過渡裝置來完成。對這些過渡裝置的基本要求是：
　　（1）傳輸損耗要低，回波損耗要高，應(yīng)該有足夠的頻帶寬度，能夠保證射頻信號在帶內(nèi)單向低耗的傳輸。
　　（2）裝卸容易，并具有良好的重復(fù)性和一致性。
　?。?）與電路協(xié)調(diào)設(shè)計，并便于加工制作。
　　標(biāo)準(zhǔn)的矩形波導(dǎo)與微帶的過渡結(jié)構(gòu)有多種方式。最常用的是矩形波導(dǎo)-脊波導(dǎo)-微帶、波導(dǎo)-微帶探針-微帶以及波導(dǎo)-對極鰭線-微帶過渡等。在本論文中我采用的是波導(dǎo)-對極鰭線-微帶的過渡形式，這種形式的過渡結(jié)構(gòu)具有頻帶寬、插損小，安裝方便等特點，而且可以通過調(diào)節(jié)中間的諧振塊的大小使諧振頻率遠離我們的輸出頻率。
　　2.2 鰭線的基礎(chǔ)知識
　　1972 年P(guān).J. Meier提出了便于制作新型毫米波混合集成電路的準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)——鰭線（Finlines）。把鰭線看成一種準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)，是由于它的整個電路圖形包括有源器件在內(nèi)都并入在一塊介質(zhì)平板上，而其電路設(shè)計又要考慮到金屬波導(dǎo)盒的影響。如果設(shè)計得當(dāng)，就可保證鰭線中傳播的主模為準(zhǔn)TE10模。
　　圖1為經(jīng)典的所示為經(jīng)典的波導(dǎo)－對極鰭線－微帶過渡。在整個過渡段長度l內(nèi)，兩個金屬鰭制作在基片兩面以組成一圓弧型漸變段。圓弧之外，一個鰭用作微帶接地面，并與波導(dǎo)下部相連，而且其短接點與過渡相隔一微小距離。過渡特性取決于圓弧半徑R。電路中所附加的金屬面S起抑制諧振的作用，因為在工作頻段內(nèi)漸變下面的無金屬區(qū)可能出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。