專利名稱：矩形波導和微波帶狀線路之間的轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個矩形波導和一個微波帶狀線路之間的轉換器。波導結構經常很適于實現損耗小和性能好的無源功能(例如波紋狀的喇叭天線、起偏器，濾波器，天線共用器一類的天線源)，更具體地說，是在非常高的頻率(厘米和毫米波段)下的這種功能。對于平面結構，它們非常適用于使用制造頻率可達到毫米波段的標準印刷電路的方法，來低成本、大批量地生產集成了無源和有源功能的裝置。例如，在衛(wèi)星前端中，天線饋線、濾波器和偏振器(如果有一個的話)經?？捎貌▽Ъ夹g實現，而其余的信號處理功能(低噪聲放大，混合和中間濾波)用標準的印刷電路技術實現。
背景技術：
歐洲專利No.0350324說明了在一個波導結構和微波帶狀傳輸線路之間的轉換器。根據該專利，與波導軸線垂直的一個傳導線路支承在該波導內，并且微波帶形傳輸線路在產生該微波帶形傳輸線路和該傳導線路之間的能量耦合的位置，橫向穿過該波導的壁。
刊登在IEEE，1995年CESLT第1502頁上的G.Zarba，G.Bertin，L.Accatino，P.Besso的題為“An improved approach to implement a microstrip towaveguide transition(實現微波帶至波導轉換器的一種改進方法)”的文章，說明了配置在基板上的加肋的波導和微波帶形線路之間的轉換器。在所述的實施例中，該基板在波導的加肋部分下滑動，使它的機械穩(wěn)定性好和容易裝配。
在2001年在臺灣臺北市召開的“APMC的IEEE論文集”第543頁上刊登的文章“A broadband Microstrip to Waveguide Transition using PlanarTechnique(使用平面技術的寬帶微波帶至波導的轉換器)”，描述了一種Ka波段(26～40GHz)的轉換器。該轉換器通過將上面蝕刻出一個有錐度的微波帶形線路的微波基板插入矩形波導中而得到。該波導部分地填充電介質，以保證與該微波帶形線路的熱導體(hot conductor)的無接觸的轉換器。
在IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTSLETTERS，2001年2月第11卷第2期第68頁上刊登的Dominique Deslandes和Ke Wu，Cheng-Jung Lee，Hsien-shun Wu和Ching-Koang C.Tzuang的文章“Integrated Microstrip and Rectangular Waveguide in Planar Form(平面形式的集成微波帶和矩形波導)”中，提供了Ka頻帶轉換器(28～31GHz)的一種平面形式。在一個微波基板上形成一個導向結構。該矩形波導是通過在帶有噴涂金屬的孔的微波基板的兩側面上噴鍍金屬而實現的，目的是使該矩形波導具有側表面。
在波導結構和平面結構之間的轉換器的這些實施例實現起來比較復雜，并且必須要更加精確地裝配幾個部件，因為它們的工作頻率高。另外，為了防止電介質損失，需要質量好的微波基板，這樣成本就高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要提出一種成本低，不需要裝配幾個零件即可以制造的矩形波導和微波帶形線路之間的轉換器。
根據本發(fā)明，該轉換器的特征在于它由合成材料的條制成的加肋矩形波導構成，該條在該肋下面的噴涂金屬的基底，以構成該微波帶形線路的基板的合成材料泡沫體板的形式延續(xù)；該肋的基底在該加肋的波導的上平面和該基板的上平面之間延伸，而該微波帶形線路放置在該基板的上平面上，在該肋的基底的延長線上。
根據本發(fā)明的轉換器的特點為-該肋的基底的輪廓為直線形。
-構成該基板的泡沫體板的厚度在縱向方向上改變，以便改變該微波帶形線路的寬度同時保持特征阻抗大致為常數。
-該合成材料為電氣特性接近空氣的電氣特性的電介質泡沫體；和-該泡沫體為聚甲基丙烯酸酯亞胺泡沫體。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點在閱讀根據附圖的下列說明中，將更清楚。
圖1表示根據本發(fā)明的矩形波導和微波帶形線路之間的轉換器的示意圖；
圖2～4表示生產根據本發(fā)明的轉換器的過程。
具體實施例方式
在圖1中，矩形波導和微波帶形線路之間的轉換器由加肋的矩形波導G構成。該波導G由合成材料的泡沫體條制成，該材料也用作該微波帶形線路的基板。
從圖1可以看出，該合成材料泡沫體條在二個末端1、2之間的縱向方向A上延伸，由于電氣特性接近空氣的電氣特性、剛性和重量輕的機械特性以及低成本，該合成材料泡沫體例如是聚甲基丙烯酸酯亞胺泡沫體。在該二個末端1、2之間形成與該縱向方向A垂直的肩部3。這個肩部3界定了加肋的波導的上平面4和基板的上平面5。該基板的上平面5相對該加肋的波導的上平面4垂直于條的長度方向偏移高度H，高度H與該加肋的波導的肋的高度相應。
該波導G的肋6的基底，通過該肩部3，在該波導的上平面4和該基板的上平面5之間延伸。該肋6的基底和側壁噴涂金屬，該肋6的基底的金屬噴鍍在該基板的上平面5上延伸，以構成微波帶形線路7。
因此，在肋6下面延伸的加肋波導的噴鍍金屬的基底8，以構成微波帶形線路的基板的泡沫體板的形式延續(xù)。因此，可利用這個金屬噴鍍的基底作為微波帶7的接地平面。
雖然構成該微波帶形線路的基板的板的側面的金屬噴鍍不能使該微波帶形線路的電氣性質變壞，但界定加肋的矩形波導的泡沫體條的側表面9和10噴鍍金屬也要以肩部3為界。
如圖1所示，在與微波帶形線路7的連接處，肋6的基底與該微波帶形線路的接地平面離開一個距離E。這個距離E相應于在與該加肋的波導的連接處的基板厚度。
在圖1中，肋6的基底具有直線輪廓，這使其可以簡單地利用機械加工、沖壓、熱壓模制或切割泡沫體條制成。
該肋6位于泡沫體條寬度正中，并可以根據確保從微波帶形線路的準TEM傳播模式至該波導的基模足夠平緩漸變(adequate gradual)的通道所需的工作頻率范圍來調節(jié)肋6的尺度。這種漸變的通道根據給定的輪廓獲得，如直線型，指數型或其他。通常，為確保在整個工作范圍正確匹配所得到的該輪廓的最小長度，必須在對應于最低頻率的波長的幾分之一的數量級上(例如，波長的1/4)。
在肋6的基底的連接處，微波帶形線路7的寬度可以與該肋的寬度相同或比該寬度大，但已充分了解，微波帶形線路的寬度取決于它放置于其上的基板的厚度以及其介電常數。因為，為了得到與該肋的寬度相同或盡量接近的寬度，可以調節(jié)該連接平面處的基板的高度。為了回到對于微波帶形線路7來說的、基板的最合適厚度，逐漸改變沿著縱向方向A的構成該基板的泡沫體板的厚度就足夠了。這種厚度的改變是在同時修正微波帶形線路、保證特征阻抗準恒定的條件下進行的，這避免了使用不連續(xù)變化線寬的四分之一波長型阻抗變換器，它是性能劣化(損耗，帶寬減小)的根源。在圖1中，該微波帶形線路的阻抗匹配是利用基板沿著方向A的厚度的連續(xù)的線性減小(如虛線11所示)和在該微波帶形線路的一定長度L上、該微波帶形線路的寬度的連續(xù)的線性減小(如虛線12所示)表示的。
圖2～4表示在泡沫體技術中生產根據本發(fā)明的轉換器的方法。對于在所要求的頻率范圍內的理論上的單模運轉來說，事先賦予泡沫體條20在橫截面上的矩形形狀，其尺寸與矩形波導的內部尺寸相應。然后，通過機械加工、熱成形、沖壓或其他方法，加工該泡沫體條以形成肋6。在波導G部分中界定肋6的操作可以在該微波帶形線路7部分的水平高度上延伸。然后，可以將泡沫體塊20充分地噴鍍金屬，同時實現肋的金屬噴鍍和微波帶形線路的形成?？梢允褂美脟娚浠蛩⒆舆M行的無方向性的金屬噴鍍。然后，在該肋6的末端橫向切割該泡沫體塊，以得到該微波帶形線路的平板形狀的基板5。
因此，使用介電常數小的材料以單個部件的形式實現了根據本發(fā)明的轉換器，產生的損耗小，機械強度好，并有利于得到尺寸與波導截面尺寸一致的微波帶形線路。另外，實現根據本發(fā)明的轉換器，無需使用線路寬度不連續(xù)改變形式的阻抗變換器即可實現波導和微波帶之間電氣和物理性質的連續(xù)性。
權利要求
1.一種矩形波導和微波帶形線路之間的轉換器，其特征在于，它由合成材料條(20)中制成的加肋的矩形波導(G)構成，在該肋(6)下面的合成材料條的噴涂金屬的基底(8)以構成該微波帶形線路的基板的合成材料板的形式延續(xù)；該肋的基底在該加肋的波導的上平面(4)和該基板的上平面(5)之間延伸，而該微波帶形線路(7)設置在該基板的上平面上、該肋的基底的延續(xù)部分中。
2.如權利要求1所述的轉換器，其中所述該肋(6)的基底輪廓為直線形。
3.如權利要求1或2所述的轉換器，其中構成該基板的泡沫體板的厚度在縱向方向(A)上改變，以改變該微波帶形線路(7)的寬度而同時保持準常數的特征阻抗。
4.如權利要求1～3中任一項所述的轉換器，其中所述合成材料為電介質泡沫體，例如聚甲基丙烯酸酯亞胺泡沫體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種矩形波導和微波帶形線路之間的轉換器。根據本發(fā)明，加肋的矩形波導在合成材料條中制作，該合成材料條在肋下具有噴鍍了金屬的基底，該基底以合成材料板的形式延伸，由此形成微波帶形線路的基板。此外，肋的基底在加肋的矩形波導的上平面和基板的上平面之間延伸，微波帶形線路設置在基板的上平面上、肋基底的延伸部分中。
文檔編號H01P5/10GK1735995SQ200380108152
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月22日 優(yōu)先權日2003年1月3日
發(fā)明者阿利·洛澤, 多米尼克·洛心唐, 克里斯琴·珀森, 讓-菲利普·庫佩茲 申請人:湯姆森特許公司