毫米波波段阶梯波导转换器

李泽坤; 汤一铭; 杜勇; 束耀辉

doi:10.13756/j.gtxyj.2026.240123

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毫米波波段阶梯波导转换器

光电子器件技术 | 更新时间：2026-03-03

- 毫米波波段阶梯波导转换器
- Millimeter Wave Band Stepped Waveguide Converter
- 光通信研究 2026年第1期
- 作者机构：
  
  南京邮电大学　电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，南京　 210023
- 作者简介：
  
  李泽坤（1998-），男，山西临汾人。硕士，主要研究方向为微波技术与天线。
  汤一铭，副教授。E-mail：tangym@njupt.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.240123
  中图分类号： TN82
- 收稿：2024-06-16，
  
  修回：2024-06-26，
  
  纸质出版：2026-02-10
- 稿件说明：
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李泽坤，汤一铭，杜勇，等. 毫米波波段阶梯波导转换器[J]. 光通信研究，2026(1): 240123.

Li Z K, Tang Y M, Du Y, et al. Millimeter Wave Band Stepped Waveguide Converter[J]. Study on Optical Communications, 2026(1): 240123.
李泽坤，汤一铭，杜勇，等. 毫米波波段阶梯波导转换器[J]. 光通信研究，2026(1): 240123. DOI： 10.13756/j.gtxyj.2026.240123.

Li Z K, Tang Y M, Du Y, et al. Millimeter Wave Band Stepped Waveguide Converter[J]. Study on Optical Communications, 2026(1): 240123. DOI： 10.13756/j.gtxyj.2026.240123.

摘要

目的

文章针对某毫米波叠层结构背腔天线的加工及测试需求，设计并研制了一款W波段3级阶梯结构的标准波导到非标准波导的转换器。

方法

由于所馈天线结构、层数及尺寸的限制，文章仅可通过设计阶梯个数、长度及高度等关键参数，对1/4波长波导阻抗转换器进行分析获得工作带宽内良好的阻抗匹配。

结果

对单个转换器进行结构设计与全波建模分析，获得了86.3~108.6 GHz频带范围内回波损耗小于-20 dB、插入损耗小于0.004 dB的良好性能，对转换器和天线联合仿真时，也获得了87.7~104.0 GHz的-10 dB阻抗带宽，与单天线分析结果基本一致。在此基础上，采用分层激光刻蚀与叠层装配相结合的工艺进行转换器-天线的一体化加工，测试结果与理论预测特别是3 μm层间缝隙的误差分析基本吻合。

结论

文章所提转换器具有宽频带、低损耗和易加工等优点，适用于毫米波频段电路及天线的馈电和测试。

Abstract

Objective

A W-band stepped waveguide converter is designed and manufactured in this paper for the feeding and testing requirements of a millimeter wave stacked structure back-cavity antenna.

Methods

Due to the limitations in the structure

number of layers

and size of the fed antenna

only key parameters such as the number

length

and height of waveguide steps can be adjusted. Good impedance matching within the operating bandwidth can also be achieved.

Results

Full-wave modeling and parametric analysis of the whole converter were carried out. The return loss was less than-20 dB and the insert loss was less than 0.004 dB in 86.3~108.6 GHz frequency band. When the antenna was simulated jointly with this converter

87.7~104.0 GHz of the-10 dB impedance bandwidth can be obtained

which is agreed well with simulation results of the single antenna. In the end

an integrated converter-antenna was manufactured by a process combining laser etching and stacked assembly. The measured results agree well with those theoretical predictions

especially the error-estimations with 3 μm space among layers.

Conclusion

The designed converter possesses the advantages of wide band

low loss

and easy processing

which make it suitable for the feeding and testing of millimeter wave circuits and antennas.

关键词

Keywords

references

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