《表2 过渡转换几何结构参数》

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《基于折叠脊间隙波导技术的Ka波段Gysel功分器》

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根据上述折叠间隙周期单元可以构建折叠间隙波导实现电磁波的高效传输。为了方便和其他微带输入输出接口的无源或有源芯片进行系统集成，还需要研究微带至折叠间隙波导的过渡转换结构。本文基于后续所研究的脊间隙波导Gysel功分器电路，提出了一种新型的微带至折叠脊间隙波导的过渡转换结构，如图3所示。该微带至折叠脊间隙波导的过渡转换结构包括：金属下平面、金属上平面、金属脊结构、折叠间隙周期单元、带有三角形探针结构的50Ω微带电路以及金属下平面中的阶梯耦合凹槽腔。该过渡转换结构左边的折叠脊间隙波导和右边微带线的特性阻抗均为设置为50Ω，微带线电路的左侧设计三角形贴片探针，三角形贴片探针完全伸入到矩形波导腔中，该矩形波导腔深为dc，初始值设置为工作中心频率波长的四分之一。此时该矩形波导腔TE10模的特性阻抗在中心频率点处为470Ω。根据Chebyshev阻抗变换理论，此时阻抗变换比为9.4，选择中间插入三段特性阻抗分别为69、153和340Ω的折叠脊间隙波导，每段折叠脊间隙波导在中心频率点处的电长度初值均为四分之一波长。文中采用减小金属脊的高度（即增大脊下表面距离金属下平面的间隙）来实现所需的阶梯阻抗值，其中末级340Ω的折叠脊间隙波导需通过在其下表面设置凹槽实现，该凹槽和微带耦合探针所在矩形凹槽级连在一体。微带电路所采用的衬底材料为Rogers4350B（εr=3.48，tanδ=0.003），最后进行仿真优化，最终该转换的相关几何结构参数见表2所示。该微带至折叠脊间隙波导的过渡转换传输性能仿真结构如图4所示，其能够在29～42GHz频率范围内实现毫米波的高效传输，带内回波损耗基本小于15 d B。由于内部凹槽之间的耦合，其过渡转换性能具有滤波效果，特别是29 GHz以下频段实现了15 d B的带外抑制。此外，由于三角形探针结构的设计，微带电路衬底非传输方向尺寸较大，为了避免高次谐振模式的产生，在微带电路的上方加载了4个金属柱用于消除高次谐振模式对整体传输性能的影响。