HFSS毫米波微带—波导的转换电路设计(2)
1.2 微带-波导过渡的简介 微带-波导之间的转换过渡，必须同时完成模式的变换和阻抗匹配二重任务，因此在转换过渡处要尽量减少和避免高次模式的激励和做成渐变的形式。在波导中，一般情况下，用波阻抗来描述其传播特性，而当波导传输线与其它传输线连接时，往往用等效阻抗来表示其间的匹配要求。波导中等效阻抗的表示式为： 分别为空气的导磁系数及介电常数；a、b 为矩形波导宽、窄边的尺寸； 为截止波长。 实际上不论哪一种等效阻抗的值都要比标准微带线特性阻抗50Ω要高的多，因而波导也称高阻抗传感线。为了保证波导与微带之间连接时得到较好的阻抗匹配，必须要在波导微带之间加变阻器，把波导的等效阻抗逐渐降低。 微带-波导之间的转换过渡，也就是微带的激励问题。并且在这过程中，必须同时完成阻抗的匹配和模式的变换二重任务。综上所述，需要对微带-波导过渡进行详细的研究。微带-波导过渡结构必须满足的基本要求是: (1)高回波损耗、低传输损耗，频带宽度应尽可能的大。 (2)容易装卸，结构紧凑。 (3)设计合理，加工方便。 微带与标准矩形波导间的转换方式多种多样。其中应用最多的主要是微带-脊波导-波导过渡结构、波导-鳍线-微带过渡结构、微带-同轴探针-波导过渡结构、波导-微带探针过渡结构等。
1.2.1 微带-脊波导-波导过渡结构 微带-脊波导-波导过渡结构如图 1.1 所示。这种结构由两部分构成：微带-脊波导的连接部分与脊波导-波导的阻抗变换部分。其中，微带向矩形波导的转换是以脊波导的阻抗渐变形式来实现。这种结构具有其独特的特征：在波导腔内完成阻抗的变换，这样可极大的减小设计的尺寸，同时通过脊波导实现了宽度的匹配。 (a) (b) 图 1.1 阶梯脊波导过渡结构 1.2.2 微带-对鳍线-波导过渡结构 在微带-对鳍线-波导过渡结构中,由对脊鳍线的两个金属鳍逐渐渐变到微带线。在基片正反面的渐变鳍线构成了圆弧形谐振区,其中谐振区内的金属块是用来抑制谐振的。过渡结构的长度 L,谐振区的长度 X 都会影响过渡性能，谐振块的尺寸与金属鳍的距离 S 有关。过渡由两部分组成：第一部分是一对渐变的对脊鳍线，第二部分是对脊鳍线过渡到标准微带线，其结构如图1.2 所示。与阶梯脊