ka波段宽带波导微带变换设计

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1、Ka波段宽带波导微带变换设计刘德志詹莉华李春晓(南京电子技术研究所,,南京21013):一,摘要本文采用电磁仿真软件HFs快速设计出E面探针方式的波导-微带过渡结构设计流程基于采用高阻抗线以及四..,分之一波长线将探针阻抗匹配设计出的宽带变换实测结果在3ocHz一4oGH:的颇段内能够达到驻波<15插损<1dB的良好指标。:关键词HFSS波导微带变换一DesignofKabroadbandWaveguidetoMierostriPtransitionLinDeZhi,ZhanLiHua,LiChun.ao为,(

2、NanjingResearchInstitueOfEleeTechno1Ogy,NanjingZI(X)13nina)面.Abstraet:AK汤七roadbandwavegUidetomicrostripsitionha:ndisi,dsueeesfollybysSThedesi,pedure15basedtranbeIFrocon比esentoeamatcnedi功peceprDbet知旧ughtheuseorah宜gh。eei七eandaqu硕erwlengthsformer.毗vcm如haP面avetr

3、anThe·Performaneecanreachvswr<1.5andinsertion1055

4、合脊波导过渡以及面1.弓」口l;,,。卜气探针方式tl这些形式各有长短适合不同场合卜-J飞口卜,州-本文采用高频电磁场仿真软件HFSS快速设计出E,面探针方式的波导一微带过渡结构采用全波分析、,法相较于谱域分析会更精确快速IZJI通过仿真设,z计以及实物测试达到较好的结果在30GH~40GHZ的频段内驻波<1.5,插损<1dB的良好指标.皿,2,快速设计原理-一E面探针方式的波导一微带过渡结构如图l所,,示探针通过在波导面的开窗深入波导内开窗尺图IE面探针过渡结构寸既要利于装配同时要尽量小以减少对波导传输,3仿

5、真及测试结果性能的影响同时形成的波导截止频率应在工作频。、,率之外探针长度D宽度WP以及离波导短路面的波导微带变换可以方便的在HFSS中进行建模距离L均能影响探针从波导宽边看过去的随频率变,模型如图2(a)所示其中微带线采用氧化铝陶瓷。化的阻抗变换设计的一个最重要工作就是首先综,基板因为采用薄膜工艺生成的微带线能够满足在合计算出上述三个参数使得探针阻抗随频率变化毫米波频段对高精度的要求。。而变化的范围尽量小阻抗此时显示为实部和容性:采用HFSS建模仿真得到仿真流程如下首先综,,须和探针传、虚部所以为了将阻抗匹配

6、至50欧姆合优化探针长度D宽度WP以及离波导短路面的距,离L使得从波导壁为端面的探针阻抗在宽带范围,。内对频率不敏感仿真结果如图2(b)由图2(b),可知此时探针阻抗为一容性阻抗为了匹配至50欧,,姆需要探针端接高阻抗线优化高阻抗线宽度、,,Wl长度U匹配探针阻抗至虚部消失匹配结果,。c如图2()所示此时端口阻抗约为37.5欧姆最,后通过l/4波长微带线最终将阻抗匹配至50欧姆匹,配结果如图2(d)所示此时在30GHZ~40GHZ的频段内阻抗基本匹配至50欧姆.,同时仿真计算应考虑实际加工以及装配误差,仿真应进

7、行相应的容差分析在此分析基础上对结构参数作相应调整以降低装配及加工因素对性能。的影响图2HFSs建模及仿真结果,为了便于测试一对波导微带变换采用背对背,方式连接微带采用介电常数9.8的氧化铝陶瓷基板,加工基板厚度0.25nim;陶瓷板长度为10~;波导一,采用BJ320标准波导测试结果如图3所示,、,,、(dB(34)VSW卫3为仿真结果dB(2l)VsWRI。为测试结果)由测试结果可知在3OGH之~4QGE[z频段内两个波导微带变换以及微带线损耗

8、~0.6dB可估算出波导微带变换差损<0.3dB同时由图3可以看到驻波的仿真结果与测试结果相差,,不大测试的插损较仿真值大0.6dB原因是因为仿真时对波导以及微带线设置均为理想状态所致.图3仿真及测试结果4结论本文介绍了一种采用HFSS快速设计微带波导,变换的方法通过仿真以及试验验证均能取得良好,的性能试制的Ka波导微带变换能够用于各种波导,接口毫米波系统中同时该设计方法同样适用于更高