基于直接耦合滤波器网络的毫米波波导窗设计

Design of Waveguide Windows for mmWave Components

方勇、赵晓云，成都理工大学；

曾葆青、董俊，电子科技大学；

张海，南昌理工学院

本文介绍了一种基于直接耦合滤波器网络的毫米波波导窗设计，此网络包括LC谐振器和J变换器。利用ABCD矩阵理论和全波仿真给出了波导窗的工作机理。为了适应波导器件的密封要求，此波导窗采用宽带、低成本设计方法。在75至100GHz频率范围内，测试了背靠背的波导窗样品，回波损耗大于15dB，插入损耗小于0.7dB，泄漏率低于8×10^-8 Pa.m³/s。

波导接口的毫米波器件广泛应用于毫米波测试系统、异物检测系统（FOD）等。为了提高可靠性，一般都会对波导接口进行密封。其中，通常采用药囊型波导窗[1-5]，但是，详细的综合方法没有给出[1、2、4]。文献[3]采用了ABCD矩阵理论进行波导窗设计，但是药囊型波导窗需要较复杂的焊接工艺。第二种为谐振式波导窗[6、7]，但其带宽受限。也有其它特殊的波导窗实现途径，比如多层波导窗[8]，其需要不同厚度、不同材料的介质窗，这势必增加插损。

本文介绍了一种新型的低成本双层波导窗(DLWW)。其采用了直接耦合滤波器网络、ABCD矩阵和全波仿真的方法。在75至100GHz频率范围内，测试了背靠背的波导窗样品，回波损耗大于15dB，插入损失小于0.7dB，泄漏率低于8×10^-8 Pa.m³/s。

双层波导窗综合与全波仿真设计

如图1所示，此背靠背波导密封窗采用宽带直接耦合滤波器综合方法[9-11]。图1a中的DLWW包括两层RT/Duroid5880基片(基片厚度：0.127mm， )，一段λ/4波导（位于两层软基片之间）。设计DLWW的直接耦合滤波器模型位于图1b。此基片等效为一组介质谐振器（包括C₁和L₁），其谐振频率由基片的参数决定。λ/4波导决定耦合系数，其等效为阻抗变换器（J=1）。

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