CN103346374A - 一种不等功分波导e-t功分器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不等功分波导E-T功分器，可单独用作微波器件，也可以用于阵列天线的馈电网络，属于功分器技术领域。该功分器包括波导输入臂、第一波导输出臂、第二波导输出臂、大功率分配块和小功率分配块；波导输入臂、第一波导输出臂和第二波导输出臂组成T形结构；波导输入臂、第一波导输出臂、第二波导输出臂均为矩形波导；本发明采用功率分配结构通过改变功分器波导的长边尺寸的窄边尺寸调整两输出臂的阻抗特性实现不等功率分配，使功分器在工作频带内的功率分配比一致性好；本发明结构简单，更易于加工。

Description

一种不等功分波导E-T功分器
技术领域
本发明涉及一种不等功分波导E-T功分器（波导E面T形结功分器），可单独用作微波器件，也可以用于阵列天线的馈电网络，属于功分器技术领域。
背景技术
无论是作为微波电路器件还是天线的馈电网络，往往需要宽频带、低损耗、功率分配一致性好且结构简单紧凑的不等功分波导E-T功分器。目前的不等功分波导E-T功分器，通过输入臂和输出臂连接处增加阻抗调节结构来实现两个输出臂的不等功率分配，这种方式增加了功分器的体积和复杂性，给功分器级连带来很大难度。当对器件的尺寸有严格限制的情况下，尤其是用于阵列天线波导馈电网络的时候，传统功分器的使用便存在很大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种不等功分波导E-T功分器，该功分器结构简单紧凑、易于加工、频带宽、损耗低、功率分配一致性好。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种不等功分波导E-T功分器，包括波导输入臂、第一波导输出臂、第二波导输出臂、大功率分配块和小功率分配块；
波导输入臂、第一波导输出臂和第二波导输出臂组成T形结构；
波导输入臂、第一波导输出臂、第二波导输出臂均为矩形波导；
大功率分配块为矩形金属块；
小功率分配块为矩形金属块；
波导输入臂的两个波导宽边分别与第一波导输出臂、第二波导输出臂的波导宽边相接；
第一波导输出臂的末端至波导输入臂窄边中心线延长线的距离与第二波导输出臂的末端至波导输入臂窄边中心线延长线的距离相等；
大功率分配块、小功率分配块相接，分别位于波导输入臂窄边中心线延长线的两侧；
在第一波导输出臂或第二波导输出臂的波导传输方向上，大功率分配块的长度和小功率分配块的长度相等，其长度与工作频段相关，用来进行阻抗匹配；
在波导输入臂的波导传输方向上，大功率分配块的长度与小功率分配块的不同，两者长度与工作频段相关，用来进行阻抗匹配；两者长度之差与功率分配比相关；
大功率分配块与第一波导输出臂的宽边和窄面相接，大功率分配块的高度与第一波导输出臂的宽边相同；第一波导输出臂的宽边和窄面为与波导输入臂相对的边和面；
小功率分配块与第二波导输出臂的宽边和窄面相接，小功率分配块的高度与第二波导输出臂宽边相同；第二波导输出臂的宽边和窄面为与波导输入臂相对的边和面；
波导输入臂、第一波导输出臂、第二波导输出臂的波导内腔尺寸相同。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明将功率分配结构和阻抗匹配结构合二为一，使功分器的结构更简单紧凑，更适用于对空间尺寸要求严格的情况；
本发明的功率分配结构和阻抗匹配不改变功分器波导的长边尺寸，使功分器在工作频带内的相位一致性好；
本发明采用功率分配结构通过改变功分器波导的长边尺寸的窄边尺寸调整两输出臂的阻抗特性实现不等功率分配，使功分器在工作频带内的功率分配比一致性好；
本发明可以分解为分层结构，采用螺钉对各层进行连接，免去了传统的焊接工艺；
本发明结构简单，更易于加工。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明的二维结构俯视示意图；
图3为本发明的波导输入臂的驻波比曲线；
图4为本发明的两波导输出臂的功率分配曲线。三角形符号的曲线为第一波导输出臂的输出功率；正方形符号的曲线为第二波导输出臂的输出功率。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1和图2所示，一种不等功分波导E-T功分器，包括波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3、大功率分配块4和小功率分配块5；
波导输入臂1、第一波导输出臂2和第二波导输出臂3组成T形结构；
波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3均为矩形波导；
大功率分配块4为矩形金属块；
小功率分配块5为矩形金属块；
波导输入臂1的两个波导宽边分别与第一波导输出臂2、第二波导输出臂3的波导宽边相接；
第一波导输出臂2的末端至波导输入臂1窄边中心线延长线的距离与第二波导输出臂3的末端至波导输入臂1窄边中心线延长线的距离相等；
大功率分配块4、小功率分配块5相接，分别位于波导输入臂1窄边中心线延长线的两侧；
在第一波导输出臂2或第二波导输出臂3的波导传输方向上，大功率分配块4的长度和小功率分配块5的长度相等，其长度与工作频段相关，用来进行阻抗匹配；
在波导输入臂1的波导传输方向上，大功率分配块4的长度小于小功率分配块5的长度，两者长度与工作频段相关，用来进行阻抗匹配；两者长度之差与功率分配比相关；
大功率分配块4与第一波导输出臂2的宽边和窄面相接，大功率分配块4的高度与第一波导输出臂2的宽边相同；第一波导输出臂2的宽边和窄面为与波导输入臂1相对的边和面；
小功率分配块5与第二波导输出臂3的宽边和窄面相接，小功率分配块5的高度与第二波导输出臂3宽边相同；第二波导输出臂3的宽边和窄面为与波导输入臂1相对的边和面；
波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3的波导内腔尺寸相同。
不等功分波导E-T功分器包括波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3、大功率分配块4、小功率分配块5。
波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3为内腔截面为矩形的金属波导。三者波导内腔截面尺寸相同。内腔截面尺寸应保证方三者在工作频段仅传输主模。波导输入臂1通常采用标准波导尺寸。波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3三者可以端接法兰盘用于与其他微波器件级连。
大功率分配块4、小功率分配块5为两个尺寸不同的金属块，分别位于波导输入臂1宽边中心线的两侧且相接。两者都与两输出臂在波导输入臂1对面一侧的宽面以及两输出臂的两个窄面相接。为了加工方便，大功率分配块4、小功率分配块5两者之间以及与两输出臂相接的部分进行导圆角处理。
大功率分配块4、小功率分配块5在波导输入臂1传输方向的长度与两者对应一侧的波导输出臂的输出功率成反比。
大功率分配块4、小功率分配块5在波导输入臂1传输方向的长度差值与第一波导输出臂2、第二波导输出臂3两输出臂的功率分配比成正比。
本发明结构简单的不等功分波导E-T功分器的工作原理如下：
不等功分波导E-T功分器之所以两臂输出功率不一致，本质上属于两臂输出阻抗不一致，而输出阻抗与波导的特性阻抗相关。因此，只要在两输出臂上增加一段改变波导特性阻抗的阻抗调节段，即可实现不等功分。若想改变波导的特性阻抗，只需改边波导窄边和宽边的比例。主要有两种途径，一为改变窄边长度，二为改变宽边长度。另外,改变阻抗调节段的长度也可改变波导的输入阻抗。大功率分配块4、小功率分配块5就是通过调整波导窄边长度来改变两输出臂的阻抗特性从而实现两输出臂的不等功率分配。
功分器的相位仅与波导的宽边尺寸和波导长度相关。不等功分波导E-T功分器除了大功率分配块4、小功率分配块5其余为对称结构。两波导输出臂的长度相等，并且大功率分配块4、小功率分配块5并未改变波导宽边尺寸，所以本E-T功分器的相位特性较之传统E-T功分器的相位特性并未发生变化。
Ku频段的功分比为1.8dB不等功分波导E-T功分器，其波导输入臂电压驻波比随频率变化曲线如图3所示，两波导臂输出臂的输出功率随频率变化曲线如图4所示。该不等功分波导E-T功分器相关尺寸为：波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3为标准BJ40波导，内腔长边尺寸为15.8mm，内腔短边尺寸为7.9mm;大功率分配块4、小功率分配块5沿波导输出臂的传输方向的长度同为6.5mm。大功率分配块4、小功率分配块5沿波输入臂1的传输方向的长度分别为2.3mm、3.3mm。圆角半径统一为1.5mm。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种不等功分波导E-T功分器，其特征在于：该功分器包括波导输入臂（1）、第一波导输出臂（2）、第二波导输出臂（3）、大功率分配块（4）和小功率分配块（5）；
波导输入臂（1）、第一波导输出臂（2）和第二波导输出臂（3）组成T形结构；
波导输入臂（1）、第一波导输出臂（2）、第二波导输出臂（3）均为矩形波导；
大功率分配块（4）为矩形金属块；
小功率分配块（5）为矩形金属块；
波导输入臂（1）的两个波导宽边分别与第一波导输出臂（2）、第二波导输出臂（3）的波导宽边相接；
第一波导输出臂（2）的末端至波导输入臂（1）窄边中心线延长线的距离与第二波导输出臂（3）的末端至波导输入臂（1）窄边中心线延长线的距离相等；
大功率分配块（4）、小功率分配块（5）相接，分别位于波导输入臂（1）窄边中心线延长线的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种不等功分波导E-T功分器，其特征在于：在第一波导输出臂（2）或第二波导输出臂（3）的波导传输方向上，大功率分配块（4）的长度和小功率分配块（5）的长度相等。
3.根据权利要求1所述的一种不等功分波导E-T功分器，其特征在于：在波导输入臂（1）的波导传输方向上，大功率分配块（4）的长度与小功率分配块（5）的不同。
4.根据权利要求1所述的一种不等功分波导E-T功分器，其特征在于：大功率分配块（4）与第一波导输出臂（2）的宽边和窄面相接，大功率分配块（4）的高度与第一波导输出臂（2）的宽边相同；第一波导输出臂（2）的宽边和窄面为与波导输入臂（1）相对的边和面。
5.根据权利要求1所述的一种不等功分波导E-T功分器，其特征在于：小功率分配块（5）与第二波导输出臂（3）的宽边和窄面相接，小功率分配块（5）的高度与第二波导输出臂（3）宽边相同；第二波导输出臂（3）的宽边和窄面为与波导输入臂（1）相对的边和面。
6.根据权利要求1所述的一种不等功分波导E-T功分器，其特征在于：波导输入臂（1）、第一波导输出臂（2）、第二波导输出臂（3）的波导内腔尺寸相同。
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