一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构的制作方法

1.本发明涉及太赫兹频段的通信领域，特别是涉及一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构。


背景技术：

2.介质波导，因其在太赫兹频段的低损耗、宽带宽、低成本、易于加工而被作为在太赫兹频段金属传输线的替代方案，广泛应用于太赫兹传输系统中。然而由于介质波导材料与金属不同，且传输主模不同，所以微带线、共面波导等金属传输线到介质波导的转接结构设计非常重要。同时由于太赫兹传输系统的尺寸小，金属传输线和介质波导作为分立器件，如何在实际应用中保证两者相对位置不变也成为转接设计的一个重要问题。为了实现金属传输线到介质波导的转接，研究者们相继提出了标准矩形波导与楔形介质波导的直接插入式转接，以及使用片上天线将能量耦合进介质波导的转接。而以上这些技术仍未解决金属传输线和介质波导作为分立的两部分在实际应用中保持相对位置不变的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构，以实现共面波导到介质波导的相对位置不变。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构，所述转接结构包括：两个转接件；
6.两个转接件分别设置在介质波导和共面波导的两个连接处，并分别与两个连接处的共面波导固定；
7.每个转接件开设有凹槽，将介质波导卡在凹槽中。
8.可选的，所述转接结构包括：两个转接件；
9.两个转接件分别设置在介质波导和共面波导的两个连接处；
10.所述转接件包括第一固定件和两个第二固定件；
11.所述第一固定件的中部开设有长方体凹槽，长方体凹槽与共面波导上的长方体介质波导部分相匹配，所述第一固定件用于将共面波导上的长方体介质波导部分卡在长方体凹槽中，并与共面波导固定连接；
12.两个第二固定件分别固定在楔形介质波导两侧的共面波导上；与楔形介质波导靠近的两个第二固定件的一边均为上升楔形，所述上升楔形的一端与楔形介质波导和长方体介质波导的连接处外边缘接触，所述上升楔形从一端开始向着楔形介质波导的方向斜直倾斜，所述上升楔形的向上斜直倾斜的终端不与楔形介质波导接触。
13.可选的，所述第一固定件包括：顶部固定结构和两个侧面固定结构；
14.顶部固定结构和两个侧面固定结构均为长方体形状；
15.两个侧面固定结构分别固定在长方体介质波导两侧的共面波导上；
16.所述顶部固定结构设置在所述长方体介质波导和两个侧面固定结构的上方，并与
两个侧面固定结构连接。
17.可选的，每个侧面固定结构以及每个侧面固定结构对应的顶部固定结构和共面波导上开设有第一螺纹通孔；
18.利用螺丝穿过第一螺纹通孔将每个侧面固定结构、顶部固定结构和共面波导固定连接。
19.可选的，所述第二固定件为直角梯形结构；
20.所述直角梯形结构的上底面与侧面固定结构接触；所述直角梯形结构的上底面与非直角腰的相交边与楔形介质波导和长方体介质波导的连接处外边缘接触，所述直角梯形结构的下底面与非直角腰的相交边与楔形介质波导不接触。
21.可选的，所述第二固定件和第二固定件下方的共面波导上开设有第二螺纹通孔；
22.利用螺丝穿过第二螺纹通孔将第二固定件和共面波导固定连接。
23.可选的，沿着介质波导延伸方向，第二固定件、顶部固定结构和侧面固定结构的长度均相同；
24.在垂直介质波导延伸方向，顶部固定结构的宽度与共面波导的宽度相同。
25.可选的，所述第二固定件的高度、侧面固定结构的高度与楔形介质波导的厚度相同，顶部固定结构的高度与共面波导介质基板的厚度相同。
26.可选的，所述转接件的材料与共面波导和介质波导的材料均不同。
27.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
28.本发明公开了一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构，转接结构包括两个转接件；两个转接件分别设置在介质波导和共面波导的两个连接处，并分别与两个连接处的共面波导固定；每个转接件开设有凹槽，将介质波导卡在凹槽中，解决了介质波导和共面波导作为分立的两部分在实际应用中保持相对位置不变的问题。
29.本发明的第二固定件中上升楔形的向上斜直倾斜的终端不与楔形介质波导接触，防止介质波导和共面波导之间传播的波的能量传输到第二固定件上，减少了能量损耗，实现背对背的共面波导到介质波导的低损耗转接。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明提供的一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构的示意图；
32.图2为本发明实施例提供的一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构的尺寸示意图；
33.图3为本发明实施例提供的共面波导介质基板与介质波导的厚度示意图；
34.图4为本发明实施例提供的转接结构的反射系数和传输系数的参数图；
35.符号说明：1
‑
共面波导信号线，2
‑
四分之一椭圆形的共面波导地，3
‑
楔形介质波导，4
‑1‑
侧面固定结构，4
‑2‑
顶部固定结构，4
‑3‑
第二固定件，4
‑4‑
第一螺纹通孔。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明的目的是提供一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构，以实现共面波导到介质波导的相对位置不变。
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
39.在介质基片的一个面上制作出中心导体带，并在紧邻中心导体带的两侧制作出导体平面构成了共面波导，因此共面波导包括共面波导介质基板、共面波导地、锥形共面波导信号线和未进入转接的非锥形信号线。共面波导地和锥形共面波导信号线均设置在共面波导介质基板上，锥形共面波导信号线位于共面波导介质基板的中轴上，锥形共面波导信号线两侧为共面波导地，共面波导信号线与共面波导地之间有距离。共面波导地末端的形状为四分之一椭圆形，用以实现良好的阻抗匹配。
40.介质波导包括两个楔形介质波导3和一个长方体介质波导，两个楔形介质波导3分别与长方体介质波导的两端连接，两个楔形介质波导3分别贴合放置在背对背的共面波导的锥形共面波导信号线1上；楔形介质波导3和锥形共面波导信号线1在垂直方向贴合放置。
41.本发明提供了一种背对背的共面波导到介质波导的转接结构，转接结构包括：两个转接件。
42.两个转接件分别设置在介质波导和共面波导的两个连接处，并分别与两个连接处的共面波导固定；
43.每个转接件开设有凹槽，将介质波导卡在凹槽中。
44.如图1所示，转接件包括第一固定件和两个第二固定件4
‑
3。
45.第一固定件的中部开设有长方体凹槽，长方体凹槽与共面波导上的长方体介质波导部分相匹配，第一固定件用于将共面波导上的长方体介质波导部分卡在长方体凹槽中，并与共面波导固定连接；
46.两个第二固定件4
‑
3分别固定在楔形介质波导3两侧的共面波导上；与楔形介质波导3靠近的两个第二固定件4
‑
3的一边均为上升楔形，上升楔形的一端与楔形介质波导3和长方体介质波导的连接处外边缘接触，上升楔形从一端开始向着楔形介质波导3的方向斜直倾斜，上升楔形的向上斜直倾斜的终端不与楔形介质波导3接触。
47.其中，第一固定件包括：顶部固定结构4
‑
2和两个侧面固定结构4
‑
1。
48.顶部固定结构4
‑
2和两个侧面固定结构4
‑
1均为长方体形状；两个侧面固定结构4
‑
1分别固定在长方体介质波导两侧的共面波导上；顶部固定结构4
‑
2设置在长方体介质波导和两个侧面固定结构4
‑
1的上方，并与两个侧面固定结构4
‑
1连接。
49.每个侧面固定结构4
‑
1以及每个侧面固定结构4
‑
1对应的顶部固定结构4
‑
2和共面波导上开设有第一螺纹通孔4
‑
4；利用螺丝穿过第一螺纹通孔4
‑
4将每个侧面固定结构4
‑
1、顶部固定结构4
‑
2和共面波导固定连接。
50.第二固定件4
‑
3为直角梯形结构。直角梯形结构的上底面与侧面固定结构4
‑
1接
触；直角梯形结构的上底面与非直角腰的相交边与楔形介质波导3和长方体介质波导的连接处外边缘接触，直角梯形结构的下底面与非直角腰的相交边与楔形介质波导3不接触。
51.第二固定件4
‑
3和第二固定件4
‑
3下方的共面波导上开设有第二螺纹通孔；利用螺丝穿过第二螺纹通孔将第二固定件4
‑
3和共面波导固定连接。
52.沿着介质波导延伸方向，第二固定件4
‑
3、顶部固定结构4
‑
2和侧面固定结构4
‑
1的长度均相同；
53.在垂直介质波导延伸方向，顶部固定结构4
‑
2的宽度与共面波导的宽度相同。
54.第二固定件4
‑
3的高度、侧面固定结构4
‑
1的高度与楔形介质波导3的厚度相同，顶部固定结构4
‑
2的高度与共面波导介质基板的厚度相同。
55.转接件的材料与共面波导和介质波导的材料均不同。
56.本发明的转接件中的第一固定件用于固定长方体介质波导和共面波导，防止介质波导在水平方向和垂直方向的移动；转接件中的两个第二固定件靠近楔形介质波导的一边为上升楔形，将上升楔形的一端与楔形介质波导和长方体介质波导的连接处外边缘接触，防止介质波导沿介质波导的延伸方向移动；并将上升楔形的向上斜直倾斜的终端不与楔形介质波导接触，防止介质波导和共面波导之间传播的波的能量传输到第二固定件上，减少了能量损耗。因此，本发明实现背对背的共面波导到介质波导的低损耗转接。
57.下面提供一个具体实例进一步说明本发明的方案。
58.参照图2，本实例的共面波导到介质波导的转接结构中，共面波导介质基板采用rogers rt/duroid 6006材料(相对介电常数6.15，介质损耗角正切0.0019)，介质波导采用rogers rt/duriod 6010材料(相对介电常数10.2，介质损耗角正切0.0023)，保持共面波导和介质波导相对位置不变的装配结构采用rogers rt/duriod 5880材料(相对介电常数2.2，介质损耗角正切0.0009)。共面波导介质基板宽度a＝10mm，共面波导信号线1宽度b＝0.3mm，共面波导信号线1与共面波导地之间的距离c＝0.09mm，楔形介质波导3最宽处宽度d＝0.6mm，侧面固定结构4
‑
1的宽度e＝4.7mm，顶部固定结构4
‑
2的宽度与共面波导介质基板宽度相同，第二固定件4
‑
3的长边宽度f＝4.79mm(即，f＝c e)，短边宽度与侧面固定结构4
‑
1的宽度相同。共面波导的介质板长度为g＝4.9mm在未进入转接部分的共面波导信号线1长度为j＝1.7mm，锥形共面波导信号线1的长度与楔形介质波导3的长度相同为k＝1.7mm，四分之一椭圆形共面波导地的长度为l＝1.5mm，侧面固定结构4
‑
1的长度、顶部固定结构4
‑
2的长度、第二固定件4
‑
3的长度与四分之一椭圆形共面波导地的长度相同，连接两个转接结构的介质波导长度为m＝5mm，第一螺纹通孔4
‑
4的半径为r＝0.1mm。如图3所示，共面波导介质板厚度为h1＝0.127mm，楔形介质波导3厚度h2＝0.508mm，侧面固定结构4
‑
1、第二固定件4
‑
3的厚度与楔形介质波导3厚度相同，顶部固定结构4
‑
2的厚度与共面波导介质板厚度相同。基于本实例的背对背的共面波导到介质波导的转接结构，仿真的s参数如图4所示，横轴表示频率(frequency(ghz))，纵轴表示s参数，单位为分贝(db)，图中，s
11
为反射系数，s
21
为传输系数。
59.本实例的共面波导到介质波导的转接结构，具有低损耗，宽带宽，易加工，成本低，测量准确的优点，此外该结构简单紧凑，使用范围广，在太赫兹波段具有广阔的应用前景。
60.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
61.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。