CN102496762A - 波导电桥 - Google Patents

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CN102496762A CN2011104498741A CN201110449874A CN102496762A CN 102496762 A CN102496762 A CN 102496762A CN 2011104498741 A CN2011104498741 A CN 2011104498741A CN 201110449874 A CN201110449874 A CN 201110449874A CN 102496762 A CN102496762 A CN 102496762A
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叶明超
杜烽
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Abstract

本发明公开了一种波导电桥，在波导的公共窄壁上切除长度为L的一段，作为耦合缝隙，并在主副波导的壁堆起梯形高度T1、T2，在耦合缝隙L的上、下，开出空腔D1、D2，调整L的长度和T1、T2的上下底宽度，调整波导传输各端口的主波和谐振点位置。本发明具有宽频带、低损耗、可容高功率且性能稳定的优点。

Description

波导电桥
技术领域
 本发明涉及一种KU波段微波通讯装置中的无源器件，特别涉及一种波导电桥。
背景技术
随着微波技术的迅猛发展，市场对于微波无源器件损耗的要求也在不断提高。电桥作为微波信号按特定比例分配或合成功率，已成为微波技术领域中最常用的元件之一，一般以微带线形式和波导结构为主。微带线结构中，为了实现宽频段和或超宽带的应用，电桥多以平行耦合或以井字结构级联形式出现。其中介质填充微带线电桥中的倒带厚度在0.035mm左右，介电常数在2.5~4.4，耦合间距很小。这样一方面会极大的限制其承受功率；另一方面会极大地增加其直通损耗，这在大功率器件需要低损耗的场合中是难以接受的。
在波导一些常见结构中，常用调谐螺钉来选择谐振频率。然而随着调谐螺钉的深入，螺钉的顶端面与波导底面的距离也会减短，其间的电场也会增加。当电场过高的时候，波导腔内的空气就会被电离，即会出现打火现象，影响波导其间的部分性能。
发明内容
 本发明所要解决的技术问题是要提供一种宽频带、性能稳定的波导电桥。
为了解决以上的技术问题，本发明提供一种波导电桥，在波导的公共窄壁上切除长度为L的一段，作为耦合缝隙，并在主副波导的外壁堆起梯形高度T1、T2，在耦合缝隙L的上、下，开出空腔D1、D2，调整L的长度和T1、T2的上下底宽度，能调整波导传输各端口的主波和谐振点位置。
本发明与微带结构的电桥结构相比，具有宽频带、低损耗、可容高功率且性能稳定的优点。
附图说明
图1为本发明的波导结构图；
图2、图3为本发明的原理图；
图4为本发明频带曲线图；
图5为本发明频带与损耗曲线图。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提供一种波导电桥，在波导的公共窄壁上切除长度为L的一段，作为耦合缝隙，并在主副波导的外币堆起梯形高度T1、T2，在耦合缝隙L的上、下，开出空腔D1、D2，调整L的长度和T1、T2的上下底宽度，能调整波导传输各端口的主波和谐振点位置。
如图2所示，本发明的工作原理是：设从主波导的端口①输入电场幅度为E的                                                
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE001
波，其余端口均接匹配负载，选取合适的波导尺寸，使主副波导耦合段L内只能传输
Figure 428915DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 758265DEST_PATH_IMAGE002
两种模式，根据叠加原则，可以把端口①和端口④同时输入电场强度为E/2的偶模波和奇模波的叠加，如图3所示，可以认为在裂缝电桥的①和④同时有偶模和奇模两种模激励。根据奇偶禁戒规则，偶模激励可以在耦合段L内产生，它的波导和波长分别为：
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 626044DEST_PATH_IMAGE004
奇模激励可以在耦合段L内产生
Figure 681725DEST_PATH_IMAGE002
波，它的波长和相移常数分别为：
，
Figure 436054DEST_PATH_IMAGE006
以上各式中的a是主副波导宽壁的内尺寸，耦合段得宽度为2a。上述两种模式的波，既传向端口②又传向端口③。若把耦合段的AA界面作为相位的零参考点，则端口的②、③处的电场分别为：
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 235383DEST_PATH_IMAGE008
式中：
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE009
是由于端口③处
Figure 821085DEST_PATH_IMAGE001
波得电场与
Figure 250929DEST_PATH_IMAGE002
波得电场反相而引起的相位差。整理可得：
Figure 492555DEST_PATH_IMAGE010
可见，
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE011
的相位比
Figure 829995DEST_PATH_IMAGE012
超前
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE013
。
由上面分析过程可以写出理想波导电桥的散射矩阵为：
Figure 473466DEST_PATH_IMAGE014
根据对裂缝电桥的设计要求，端口②、③的输入功率应为端口①的一半，即
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE015
由此可得耦合段L的长度为：
Figure 870949DEST_PATH_IMAGE016
上述理论是在作了如下三个理想假设的基础上实现的：（1）波导壁为理想导体；（2）各端口均接匹配负载；（3）两波导公共窄壁厚度为零。事实上这些理论条件在实际应用中并不成立。鉴于对电桥结构的简化和性能的最优化，经初步仿真测试，对其中某些参数做了部分的限制，其中的T1、T2的距离须满足下式：
Figure 665118DEST_PATH_IMAGE018
公共壁的厚度要求为：
Figure 2011104498741100002DEST_PATH_IMAGE019
。
其仿真结果如图4、图5所示。

Claims (1)

1.一种波导电桥，其特征在于：在波导的公共窄壁上切除长度为L的一段，作为耦合缝隙，并在主副波导的外壁堆起梯形高度T1、T2，在耦合缝隙L的上、下，开出空腔D1、D2，调整L的长度和T1、T2的上下底宽度，调整波导传输各端口的主波和谐振点位置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87102309A (zh) * 1986-03-27 1987-12-09 休斯航空公司 宽带短缝混合耦合器
US7973616B2 (en) * 2008-06-05 2011-07-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Post-wall waveguide based short slot directional coupler, butler matrix using the same and automotive radar antenna
CN202454708U (zh) * 2011-12-29 2012-09-26 上海杰盛无线通讯设备有限公司 波导电桥

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Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120613