E面毫米波波导-微带转换电路设计仿真(2)
(1)传输损耗要低，回波损耗要高，而且应有足够的频带宽度。也就是保证信号能量的单向低耗传输，即在输入端，从信号源出口到微带电路输入口的损耗应尽量小，而从微带电路反射的信号不或尽量小的传至信号源。在电路输出端情况恰好相反。
(2)装卸容易，并具有良好的重复性和一致性。
(3)与电路协调设计，并便于加工制作。
标准矩形波导与微带、悬置微带间的转换方式有很多种。主要是微带一加脊波导过渡、波导一微带探针、波导—鳍线—微带、微带一同轴线一波导。
1.2.1 微带一加脊波导过渡结构
对于图1.1所示阶梯加脊波导结构，通过一段宽带阶梯加脊波导把矩形波导的主模波阻抗变化到微带特性阻抗以实现过渡的目的。实验证明，采用四个阶梯，即一个导行波长长度，就可提供全波段带宽。在Ka频段，这种过渡器的插损已经可以做到0.25dB，其驻波约为1.3。而在w频段，全频段插损约为0.5dB，驻波1.5左右。显然，在这种结构中，阶梯数目的减少就会缩短过渡的物理长度，从而使过渡段乃至整个电路更为紧凑，但这样作要以牺牲带宽为代价。这种紧凑结构的优点是可以把过渡段埋其在电路的封装外壳壁内，因而并不增加整个电路体积。所以，在实际采用加脊波导过渡段时，可以根据电路的工作带宽选择阶梯数目。阶梯加脊波导过渡虽然是一种简单而又有良好过渡特性的结构，但需要准确的机械加工条件，这就必然导致集成电路屏蔽外壳成本过高，特别对短毫米波频段更是如此。
图1.1 阶梯加脊波导过渡结构
阶梯过渡段也可用渐变线过渡器，其中采用余弦过渡方式最为普遍。余弦渐变过渡器便于机械加工，因而制造成本相对较低。由于它在同样过渡特性时的实际长度比阶梯型过渡器要长，因而是一种增大体积为代价的结构。实验证明，采用余弦渐变过渡可以在带宽中心对应的三个波长长度内获得极好的过渡特性。
在实际应用中，一个不可忽视的附加因素是过渡器的气度要求。鉴于很多微带电路，特别是军用微带电路，为保证能在各种恶劣环境条件下性能的稳定性，就需对整个电路加以密封。在阶梯加脊或渐变加脊过渡器中，采用波导窗就很容易达到这个目的。但需注意，波导窗的加入往往会造成带宽特性下降，一般可能把带宽降低5％左右。
1.2.2 微带—鳍线—波导过渡结构
1972年P．J．Meier提出鳍线是一种便于微波集成电路的新型平面结构<19>。从本质上来说，鳍线是毫米波混合集成电路常用的一种传输线。它不是一种严格的“平面”结构，而是在矩形波导的E面嵌入槽线所组成的准平面结构，也可以认为是介质基片加载的双脊波导，实际使用的鳍线有单面鳍线、双面鳍线、对极鳍线、单面绝缘鳍线和双面绝缘鳍线这几种基本结构，其横截面示意于图1.2。它的传播模式不是TEM模而是TE和TM组成的混合模，色散弱，单模带宽大，衰减也不大，正是由于它具有低损耗和宽带的特性而且兼容于渐变槽天线和矩形波导，鳍线阵列或者矩形波导内的槽线已经用来实现了空间功率合成。具体说来鳍线有如下优点：
(1)在毫米波频段，它的电路尺寸都可以与梁式引线器件(Beamleadingdevices)和半导体芯片(Chip)器件相容，因而对有源无源电路的集成提供了条件。
(2)对某一固定频率而言，它的导行波长比微带中的导行波长长，因而允许的尺寸公差小于微带，即相对于微带来讲，电路的加工公差不那么严格，而对金属矩形波导盒内壁公差的要求更宽松。
(3)不像微带那样，它本身的屏蔽外壳可直接用标准的矩形波导代替，因而电路性能的检测，与其他系统的连接可以在整个波导带宽内实现。
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