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波导到微带转换电路一、技术指标要求：工作频率：26.5~40GHz输入/输出驻波比：1.2插入损耗：1.0dB二、理论分析：现在波导到微带的转换电路一般采用E面或H面插入探针的办法实现。本设计做的是H面探针的模型仿真。仿真模型如下图1所示：矩形波导的主模是10TE模，电场在宽边的中心处达到最大值，所以将微带探针从宽边中心插入波导，这样波导中的场将在探针上尽可能大的激励起电流。探针附近被激励起的高次模存储无功功率的局部场，使接头具有电抗性质。由于探针过渡具有容性电抗，一段具有感性电抗的高阻线被串联在探针过渡器后面，以消除容性电抗。通过仿真发现对转换电路影响较大的参量有6个，分别是：探针长度L1，探针宽度W1，开口面大小（宽d，高h），高阻抗线长度L2，高阻抗线宽度W2，短路面离探针的距离D。由于短路面为电壁，所以在短路面的四分之一波长处的电场有最大值，设计时将D取为四分之一波长。三、设计过程：本设计中心频率取工作的两边界和的一半大约为33GHZ，工作频段为26.5GHz到40GHz。确定矩形波导尺寸、基板的材料和尺寸以及微带金属条带的初始尺寸并建立模型。此处采用WR-28标准矩形波导，尺寸为7.112mm*3.556mm，基板材料选用Rogers5880型基片，厚度为0.254mm，相对介电常数为2.2，微带金属条带厚度为0.05mm，通过阻抗软件计算得出50欧姆微带线在33GHZ的宽度为0.75mm。波导开口面的大小对电路的性能有一定的影响，为了抑制高次模又较好的实现匹配这里取开口面宽边d为1.8mm高h为1mm。探针的尺寸先设置初始值在通过HFSS仿真优化得出长度L1=1.79mm，宽度W1=0.8mm，厚度取0.05mm。高阻抗线长度L2=0.5mm，宽度W2=0.3mm，厚度取0.05mm。短路面至探针的距离经计算得D=2.28mm。整个波导的长度取为13.28mm。四、设计结果及存在问题分析：从下图S21的曲线图可以看出在26.5GHZ-40GHZ频段S21的大小都小于0.065Db,信号能很好的传输满足插损要求。S21曲线图从下面S11曲线看出，在整个工作频段信号反射都小于负22.5dB，反射很小，满足要求。从下面驻波比可以看出在工作频段基本满足驻波比小于1.2dB。经过初步设计及优化仿真，该过渡结构在Ka全频段基本达到了要求的指标，但是仍有一些不足。例如，还有一小段频段的驻波比略大于1.2dB，有待进一步优化。再者这种结构只能用于仿真，实际加工中还有一些问题需要考虑，比如（1）在波导短路面及拐弯处设计倒角，便于加工；（2）为波导腔及约束腔内基板设计固定基板使其固定。