相關研究現況

平面傳輸線至矩形波導管的轉接，在很多文獻已被探討過，較具代表性的架 構有 ridge waveguide [1]-[3]的型式、antipodal finline [4]的型式、aperture-coupled approach [5]形式，或是將 Quasi-Yagi 天線[6]應用到轉接結構上；而本研究群之 前一位學長，提出了新型的 tapered slotline 天線的結構[7]，用以設計平面傳輸線 至矩形波導管的轉接，如圖 1.2-1，比起其他研究算是較適合用於波導管內的天 線，故本研究採用這類型天線，並期能探討天線的效應，及改善轉接設計方式和 效果。

圖 1.2-1 微帶線至矩形波導的轉接圖。

鎊線轉接一直以來都是最常用被來作轉接的方法，最主要是因為其便宜方便 且成本較低。其基本結構如圖 1.2-2 所示，本研究將根據鎊線本身的特性，由內 而外針對這個結構分別設計三種轉接。

圖 1.2-2 鎊線轉接的結構圖。上面為側視圖，下方為立體圖。。

傳統的矩型波導與平面電路在連結時，往往需要複雜的轉接結構來連接與固 定兩者，應用在毫米波頻段時，需要極精確的製程，因此在製作上較為困難。但 若使用基板合成波導就可以在同一塊基板與平面上製作，較為簡單成本也較低，

這是比起傳統的矩型波導具有的好處之一。

由平面電路至基板合成波導或矩型波導的轉接，在文獻期刊上已有許多學者 針對這方面做過各式的設計與探討，以下將介紹幾種常見的轉接結構。

利用漸變微帶線饋入[8]是常見且容易設計的結構，由漸變(taper)的微帶線轉 接至基板合成波導，結構如圖 1.2-3，藉由一段漸變(taper)的微帶線，連結介質矩

型波導與 50Ω微帶線。由於微帶線準 TEM 模態與介質矩型波導 TE10 模態的電 場分佈類似，皆是在結構的中間最強，往兩旁漸漸減弱，且方向大約相同，如圖 1.2-4，所以適合用來當作介質矩型波導的饋入電路。使用漸變的微帶線則能讓電 場有比較平緩的轉換，減少寬度的不連續效應。這樣的設計結構相當簡單，並且 有良好的轉接頻寬，但由於直接接觸的關係，在直流(DC)時，會有直流電流直接 從微帶線流進波導，形成短路。而另一個缺點則是漸變的微帶線長度需要接近 1/2 個波長，需要有足夠的轉接長度才行。

圖 1.2-3 微帶線至基板合成波導的轉接圖。

圖 1.2-4 基模電場分布圖 (a)基板合成波導電場圖 (b)微帶線電場圖。

直接由金屬壁上端饋入的方法也可以用在共平面波導到矩型波導轉接電路 [9]，利用轉向的槽線就可達成轉接。如圖 1.2-5，共面波導伸入基板合成波導之 後，兩條槽線各自往外轉折九十度，轉折之後的槽線長度大約是四分之波長。由 於槽線的末端是短路，所以在槽線末端的電場最弱，在槽線開始轉折處最強，如 此的電場分佈與矩型波導類似。同時，同樣可參考圖 1.2-4，由於矩型波導下層 金屬的存在，使得槽線電場的方向會與矩型波導的電場方向相同，因而能達到轉 接的效果。

圖 1.2-5 共平面波導到矩型波導轉接電路結構圖。

利用探針饋入(probe feeding)的方式來達成轉接也是很常見的作法，[10]為設 計在傳統的矩型波導上，利用探針饋入的方式伸入波導管中，而基板(substrate) 由微帶線的長邊開槽伸入並且碰觸到波導管的另一個長邊，基板上微帶線的末端 就可以視為探針饋入，如圖 1.2-6。在設計上，只要調整探針饋入的深度(D)和訊 號線到波導管短邊的短路面的距離(L)，並且配合四分之一波長轉換來調整輸入 阻抗達成匹配，即可達到約 40%不錯的頻寬。

若是要避免直流短路的問題，可以用槽線耦合饋入方式。[11]為由微帶線利 用開槽耦合轉接至傳統的矩型波導上，如圖 1.2-7，在平面電路上挖一段槽線，

使上方的微帶線得以經由此槽線耦合至波導管中，完成微帶線到波導管的轉接。

圖 1.2-7 微帶線經槽線耦合的轉接結構(a)上視圖(b)側試圖。

利用[12]的結構也可以達到避免直流短路的效果，如圖 1.2-8。設計結構為表 層的微帶線經由連通柱與下方的帶線連結，稍微調整後段微帶線的寬度來達成阻 抗匹配。帶線則伸入矩型波導之中，將帶線的長度控制在二分之一波長附近，就 能夠將能量順利的耦合到波導之中。因為沒有與波導管壁接觸，因此可以避免直 流短路的問題。

圖 1.2-8 微帶線轉帶線再轉波導結構圖。