鳍线过渡的优化设计.pdf

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1、Ka波段矩形波导一鳍线过渡的优化设计胡容1，范寿康2，曲丽蓉2，杨立31解放军理工大学通信工程学院研管大队2100072三江学院2100123解放军71375部队261041‘dwdmsdh(鸯126．txx,n,2fanslxmkang@163．t]otrn。2qlr2002(鸯126．锄2rangli@126．(20re摘要：针对矩形波导一鳍线过渡在毫米波集成电路中的广泛应用．从理论上研究了采用鳍线渐变线设计此过渡的方法，并利用ADS软件进行优化仿真。其结果表明，该方法能够实现Ka波段内插入损耗小于0．1

2、dB。回波扭耗小于一15dB的设计指标要求。关键词：过渡，鳍线渐变线，AD6。Ka波段OptimizedDesignofWaveguide’·。to‘-‘FinlineTranditionsatKa‘_。bandFlu州，FanShouKan92，QuLiRon92。YangLi3lGommunicationandEngineeringlmtimtePLAUniversityofScienceandTechnology2100072ConegeofSanJiang2100123TheNo．71375Unito

3、fPLA261041Idwdmsdh@126．031m。2f删163．(91．n。2qlr2002(鱼126．锄．3yangli@126．啪Abstract：Waveguide-tO—Fmlinetranditioma弛ab啪dlyusedinMMIC．ThispaperinvestigatedthetranditionofiinlinetaperedlineandappliedADSsoftwaretOoptimizingthiSdesign．Theresultsofsimulationindicateth

4、einsertion106softhistranditionisbelow0．1dBandthereturnlossislessthan一15dBatKa—band．Keywords：臼randifion，taperedfk,Jme，ADS，I白一band1引言随着频谱资源拥挤问题的日益突出，对电子产品小型化、可靠性等方面要求的逐步提高，毫米波技术在无线通信系统中的应用越来越广泛，各种毫米波集成电路(MMIC)应运产生。然而目前毫米波检测设备多数使用标准矩形波导作为其接1：3，这就要求设计过渡转换装置，以实现

5、两种不同结构传输线之同的过渡连接。完成不同特性阻抗传输线之间的阻抗变换。常见的过渡转换装置有同轴线与矩形波导的转换、矩形波导与圆波导之间的转换、矩形波导与微带线之间的转换以及矩形波导与鳍线之间的转换等[1】[21。文章采用鳍线渐变线的方法来实现矩形波导一鳍线的过渡，在壬(a波段实现插入损耗小于0．1dB。回波损耗在一15dB以下，并利用计算机辅助设计软件ADS进行优化仿真。2基本理论鳍线是1972年由P．J．Meier提出的一种准平面结构的毫米波传输线【3j，它具有频带宽、色散小、损耗比微带线低，以及便于和其

6、他毫米波器件集成的优点，在目前的毫米波器件中应用非常广泛，因而设计矩形波导一鳍线过渡具有很大的实用性。按照平面电路的形式，鳍线可以分为单面鳍线、对称鳍线以及正反对称鳍线HJ【引。矩形波导一鳍线的过渡通常包含两部分结构，一部分是利用鳍线渐变线将鳍线槽宽逐渐变化到与金属波导尺寸相匹配，另～部分是利用A。／4变换器实现渐变线末端介质基片与空波导接口的匹配。本文讨论第一部分鳍线渐变线的设计。鳍线渐变线在电路中的位置以及典型的电路结构如图1所示(1J．右边部分为均匀鳍线，左边部分为需要设计422的鳍线渐变线。其中叫表示

7、均匀鳍线的槽宽，b表示与鳍线连接的矩形波导的窄边长度，，表示渐变线的长度，Z(2)表示任意位置z处渐变线的特性阻抗，Zl、Z2分别为z=z和z=0时的特性阻抗，即需要变换两端的特性阻抗。为了在宽频带内实现比较好的过渡，并且尽量减少物理尺寸，渐变长度Z通常选取最低传输频率对应的一个导引波长。鳍线渐变线可以选取不同的变换函数，不同的变换函数对带内的插损以及回波损耗表现出一定的差异。下面列出常用的变换函数及其对应的特性阻抗函数表达式⋯。指数线渐变：抛物线渐变：余弦渐变：余弦平方渐变：3电路设计与仿真图l典型鳍线渐变

8、线的电路结构z(z)=z2efh(乏)z(z)=[±厄+手(±42-1干厄)]2z㈤=zzoos[手一(笔)]z㈦-z2心[手一(笔)专]3．1设计指标本文在设计电路时，主要针对单面鳍线进行优化仿真。鳍线使用RT—Duriod5880基片，其相对介电常数￡，=2．22．基片厚度d=0．254mrn，均匀鳍线槽宽W=0．12mm，波导尺寸为W陀8(3．556×7．112mm2)。在l(a波段(26．5