0 引 言

亚毫米波的波长是1～0.1 mm的电磁波，频率在毫米波与太赫兹之间[1-2]，所以在学术上具有非常重要的研究价值，比如在亚毫米波雷达与通讯中，天线容易实现高增益和窄波束，穿透等离子体的能力强；可以利用的频谱范围相对较宽，因此信息容量大。

悬置基片微带线[3]是一个带有屏蔽壳的微带线。其主要结构特点为：上面的导体和介质基片悬于空气中。这种结构有利于并接安置半导体器件，也有利于放置铁氧体及介质谐振器等；此外，也有利于把导体带与接地板相接而构成短路。悬置基片微带线传输的主模是准TEM模，它的等效相对介电常数较小，即介质的影响较小，因此介质损耗较小。所以在亚毫米波电子系统中，广泛采用悬置微带线作为传输线，然而目前亚毫米波系统间大部分采用的是标准波导，因此设计悬置微带线到标准波导的过渡转换是十分必要的。

1 原理及设计

毫米波和亚毫米波技术研究的重要内容[4]之一是电磁信号在不同的传播媒介之间的转换。本文选用的是悬置基片微带探针型过渡结构，该过渡形式的结构相对简单，其转换装置的2种常见方式如图1，一种是悬置微带线平面垂直于波导，另一种是悬置微带平面平行于波导[5]。

  

图1 悬置基片微带探针过渡转换装置示意图

探针型过渡结构能很好地解决掉悬置微带线输入和输出端口在周围电路交叉的问题，相对于其它结构(如脊波导过渡结构和鳍线过渡结构)，此结构更加紧凑，加工也方便。悬置微带探针处于波导宽边的中心处，就相当于是一个接收天线，这里的电场能量最强。通过调节悬置微带探针的尺寸大小，耦合到全部的能量。调节悬置微带探针的宽度和长度得到较小的损耗和较好的频带特性。悬置微带探针与标准波导短路面相差1/4波导的波长，使得标准波导短路面反射回来的能量，在悬置微带探针的地方反相叠加，这样可以获得非常好的驻波，悬置微带的探针附近被激励起来的高次模具有电抗性质，所以需要探针后加一段传输线来作阻抗匹配。而且这种转换装置容易实现宽带特性，因此它可以适应更多实际设计使用的要求[6]。

悬置基片微带线到探针式矩形波导过渡转换的分析方法有很多，而其中标准矩形波导到同轴的过渡转换电路原理和它相似。下面是文献[7]中给出的公式：

介质基片不仅是电路的支撑体，而且又是微波电磁场的传输媒质。在设计微波电路仿真之前，都需要先确定介质基片。微波电路对基片的一般要求是损耗小、硬度强、表面光滑度高、韧性强和价格低等。目前可用于毫米波和亚毫米波频段的介质基片一般有：蓝宝石、石英和氧化铝陶瓷等，在毫米波和亚毫米波频段，电路的损耗相对较大，而选择低介质常数的介质基片，有利于减少电路损耗，同时选择厚度小的介质基片，这样可以防止各种高次模式存在。综合介质损耗、加工精度、表面光洁度、主模截止频率和成本等方面因素，采用了石英作为基片。在设计过程中考虑到国内加工水平的限制，具体参数如下：相对介电常数为3.78，损耗角正切为0.002 7，基片厚度为0.1 mm(一般需要厂家定制)。

 

(1)

 

(2)

 

 

根据上述理论分析，本文最终选择悬置微带探针的方向与波导传播方向垂直的方案。

(3)

式中：a、b为矩形波导的尺寸；d为探针长度；l为短路活塞到探针中心的距离；k0为第二类修正的贝塞尔函数；为矩形波导主模式的传播常数。

标准矩形波导终端短路长度选择四分之一个波导波长，用来保证悬置微带探针在波导内处于电磁场最强的位置，以达到尽量高的耦合效率以减小回波损耗和插入损耗；由于波导的阻抗较高，需要将它的高度减低来降低特性阻抗，以达到与悬置基片微带线匹配的目的。因为本文是针对180 GHz二倍频的设计，还需要在输出波导另外一边加入偏置电路，主要目的是为了阻止二次谐波从偏置电路泄漏，这类偏置电路主要是采用传输线上加载径向线的方式构成低通滤波器，这里不再详说。通过HFSS仿真软件，172～190 GHz的阻带插损在40 dB以上。 所以通过上面所述，悬置基片微带探针到偏置中的宽与长是2个重要参数，同样地，悬置基片微带的高和宽也是2个重要参数。综合上述所说，需要优化探针的宽和长，短路面位置，输出减高波导的高来达到好的结果。最终输出波导为标准矩形波导BJ1800，长为1.30 mm，宽为0.65 mm，悬置微带线的腔体宽为0.6 mm，悬置微带线的导带带宽为0.1 mm，图2为其仿真模型。

2 建模及仿真

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1995年 五粮液在“第十三届巴拿马国际食品博览会”上获得金奖，并被第五十届世界统计大会评为“中国酒业大王”。

图3为仿真结果。从图3可以看出悬置微带线到波导过渡在172～190 GHz频段输出端Port1的回波损耗为20 dB，输出端Port1到Port3的隔离度为40 dB。从图4可以看出悬置微带线到波导过渡在172～190 GHz频段输入端Port2到输出端Port1的插入损耗为0.1 dB。

3 结束语

本文利用HFSS仿真软件进行仿真和优化，讨

  

图2 悬置基片微带线到波导过渡转换仿真模型

  

图3 悬置基片微带线到波导过渡的回波损耗和隔离度

论了180 GHz悬置微带到波导过渡的设计，通过仿真能取得良好的性能。仿真的亚毫米波悬置微带到波导的过渡，能够用于各种波导接口亚毫米波系统中，该设计方法同样适用于更高频段(如THz)的波导悬置微带变换。

在初中信息技术教学中，教师要做的不仅是教给学生办公软件的应用、网页制造等方面的计算机知识，还要将更多的时间与精力放在学生网络学习能力的培养上来。我们当前正处在一个信息爆炸的时代，而对于中学生来说，网络无疑是他们学习知识、认识世界最有效、最便利的途径。因此，教师要在日常教学之余教给学生一些正确的快速搜索信息、处理信息的方法，使学生能够利用网络这一途径解决问题。这样不仅能够逐步改善信息技术教育的现状，使其朝着正确的方向发展，还能逐步增强学生的网络学习能力，促进学生综合素质的提高。

1.1 换元基础上的数形结合法 换元思想是指通过变元或式表示、代替或转换为某些确定的数学对象，将数学问题化繁为简、化难为易，从而达到化未知到已知的终极目标的一种思维倾向。换元思想的本质是映射转移，或者说就是引进某种新的映射，对原给定的函数进行分解或实施复合，它的理论依据是等量代换〔2〕。

  

图4 悬置微带线到波导过渡的插入损耗

参考文献

[1] 程兆华,祝大军,刘盛纲.太赫兹技术的研究进展[J].现代物理知识,2005，17(5)：40-44.

[2] 廖复疆.微型真空电子器件和太赫兹辐射源技术进展[J].电子学报，2003，31(9)：1361-1364.

[3] 闫润卿，李英惠.微波技术基础[M].西安：西安电子科技大学出版社,1997.

[4] 薛良金.毫米波工程基础[M].北京:国防工业出版社，1998.

[5] 税兰英.Q波段宽带四倍频器的研制[D].成都：电子科技大学,2007.

[6] 田兵.Ka频段电路功率合成技术研究[D].成都：电子科技大学,2007.

[7] IZADIAN J,Izadian S M.Microwave Transition Design[M].Norwood，MA：Artech,1988.