CN103414001B - 一种平面不等功分波导h-t功分网络 - Google Patents
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Abstract
一种平面不等功分波导H-T功分网络包括若干个等臂长等功分波导H-T功分器和等臂长不等功分波导H-T功分器，其中等臂长不等功分波导H-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、功率分配膜片、阻抗相位调节块、阻抗调谐膜片，其中阻抗相位调谐块的引入使得不等功分波导H-T功分器具有相等臂长且功分比较大时仍然能满足要求。本发明设计的平面不等功分波导H-T功分网络位于同一层，纵向尺寸小，结构简单，加工成本低；横向尺寸紧凑，适用于空间有限的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种平面不等功分波导H-T功分网络，可作为微波电路器件和阵列天线的馈电网络。
背景技术
无论是作为微波电路器件还是天线，都需要低损耗的馈电网络，波导馈电网络是低损耗馈电网络的最佳选择。
一般的波导馈电网路是由若干等功分和不等功分器级联而成的，而目前常用的不等功分器通常采用不等臂长不等功分波导H-T功分器，不等臂长不等功分波导H-T功分器通过改变输出臂的长度来实现功分器两个波导输出端口输出等相位，因此两个波导输出臂长度不相等，因为不等臂长不等功分器输出臂不相等，给多个功分器级联带来很大困难，使得级联后形成的整个功分器网络体积庞大，对于有限的空间使用受到限制，另外对于不同的功分器网络布局，不等臂长不等功分的功分器由于臂长不相等的原因都需要结合网络布局重新设计，设计难度大。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种平面不等功分波导H-T功分网络，解决了目前不等臂长不等功分波导功分器两输出臂长度不相等的问题，从而解决了平面不等功分波导H-T功分网络设计难度大、体积大的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种平面不等功分波导H-T功分网络包括等臂长等功分波导H-T功分器和等臂长不等功分波导H-T功分器，其中等臂长等功分波导H-T功分器和等臂长不等功分波导H-T功分器级联形成不等功分波导H-T功分网络，其中等臂长不等功分波导H-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、功率分配膜片、阻抗相位调节块、阻抗调谐膜片，波导输入臂、第一波导输出臂和第二波导输出臂均为矩形开口波导，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，第一波导输出臂和第二波导输出臂臂长相等且输出臂端口与波导输入臂宽边中心线延长线距离相等，波导输入臂的两个波导窄边分别与第一波导输出臂、第二波导输出臂的其中一个波导窄边相接，功率分配膜片位于波导输入臂宽边中心线延长线的一侧，阻抗相位调节块紧靠功率分配膜片且位于波导输入臂宽边中心线延长线的另一侧，阻抗调谐膜片位于波导输入臂与第一波导输出臂、第二波导输出臂的窄边连接处。
所述阻抗相位调节块的高度与波导窄边的尺寸相等，长度和宽度用于调节波导输入臂与波导输出臂或波导输出臂之间的相位差。
所述阻抗相位调节块的一端与功率分配膜片紧邻，另一端采用梯形过渡结构用于减小拐角不连续引起的反射。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1本发明平面不等功分波导H-T功分网络创新了一种结构简单的等臂长不等功分波导H-T功分器，引入阻抗相位调节块，通过调节阻抗相位调节块使得功分器两输出臂具有相等臂长，结构简单，加工成本低的优点。
2本发明平面不等功分波导H-T功分网络创新了一种结构简单的等臂长不等功分波导H-T功分器，因而级联方便，组成大规模功分网络时网络布局简单。
3本发明平面不等功分波导H-T功分网络位于同一层，纵向尺寸小，与辐射结构相连时不会增加整体的剖面高度。
4本发明平面不等功分波导H-T功分网络横向尺寸紧凑，适用于空间有限的场合。
附图说明
图1为本发明等臂长不等功分波导H-T功分器单元结构组成图；
图2为本发明1分16平面不等功分波导H-T功分网络波导腔内部结构示意图；
图3为本发明的S参数的相位曲线；
图4为本发明的S参数的幅度曲线。
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、2所示，本发明一种平面不等功分波导H-T功分网络包括等臂长等功分波导H-T功分器10和等臂长不等功分波导H-T功分器11，其中等臂长等功分波导H-T功分器10和等臂长不等功分波导H-T功分器11级联形成不等功分波导H-T功分网络；图2为一种1分16的不等功分波导H-T功分网络，等臂长等功分波导H-T功分器10的两个输出臂分别与两个等臂长不等功分波导H-T功分器11的输入臂相接，就形成了1分4不等功分波导功分网络；而4个等臂长不等功分波导H-T功分器11输出臂再分别与4个等臂长不等功分波导H-T功分器11的输入臂相接就形成1分8不等功分波导功分网络；8个等臂长不等功分波导H-T功分器11的输出臂再分别与8个等臂长不等功分波导H-T功分器11相接就形成，本发明不等功分波导H-T功分网络级联方便，采用等臂长等功分波导H-T功分器10和等臂长不等功分波导H-T功分器11组网网络布局简单，横向尺寸紧凑，适用于空间有限的场合。
如图1、2所示，等臂长不等功分波导H-T功分器11包括波导输入臂1、第一波导输出臂2、第二波导输出臂3、功率分配膜片4、阻抗相位调节块5、阻抗调谐膜片6。
波导输入臂1、第一波导输出臂2和第二波导输出臂3均为矩形开口波导，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，第一波导输出臂2和第二波导输出臂3臂长相等且两输出臂端口到波导输入臂1的宽边中心线延长线的距离相等，波导输入臂1的两个波导窄边分别与第一波导输出臂2、第二波导输出臂3的其中一个波导窄边相接，功率分配膜片4位于波导输入臂1宽边中心线延长线的一侧，阻抗相位调节块5紧靠功率分配膜片4且位于波导输入臂1宽边中心线延长线的另一侧，阻抗调谐膜片6位于波导输入臂1与第一波导输出臂2、第二波导输出臂3的窄边连接处。
功率分配膜片4位于波导输入臂1宽边中心线延长线的一侧，功率分配膜片4偏离波导输入臂1宽边中心线延长线越远，功率分配比越大。基于加工工艺的考虑，功率分配膜片4的厚度H1一般取为1mm，改变功率分配膜片4的长度L1用于调节波导输入臂1的端口阻抗。
阻抗相位调节块5位于波导输入臂1宽边中心线延长线的另一侧即功率分配膜片4和阻抗相位调节块5分别位于波导输入臂1宽边中心线延长线的两侧，阻抗相位调节块5一端紧靠功率分配膜片4，另一端延伸至波导输入臂1的其中一窄边的延长线处，与波导输入臂1的窄边延长线紧邻的一端采用梯形过渡以减小拐角不连续引起的反射。阻抗相位调节块5高度与波导窄边的尺寸相等，长度和宽度用于调节波导输入臂1与波导输出臂2或波导输出臂3之间的相位差，阻抗相位调节块5的宽度W1和长度L3与对应的这一侧的波导输出臂端口的相位有关，一般为了避免长度过长而固定阻抗相位调节块5的长度，长度即为功率分配膜片4到波导输入臂1的其中一窄边的延长线的长度，调节宽度用于调节波导输出臂端口的相位，阻抗相位调节块5的宽度越宽，则输出臂的端口相位也越大，所以波导输入臂1与波导输出臂2或波导输出臂3之间的相位差也就越大。
阻抗调谐膜片6位于波导输入臂1与波导输出臂2、波导输出臂3的连接处。基于加工工艺的考虑，阻抗调谐膜片6的厚度H2一般取1mm。调节阻抗调谐膜片6的长度L2可以产生任意大小的电抗，以匹配波导输入臂1的端口引起的反射。
本发明等臂长不等功分器的工作原理如下：
功率分配膜片4位于波导输入臂1宽边中心线延长线的一侧使得功率分配比不再相等，同时第一波导输出臂2端口和第二波导输出臂3端口的相位也有了区别。为了使两波导输出臂端口相位相等，同时保证两个波导输出臂长度相等，需要改变其中一个输出臂端口的相位，采用通过改变波导波长来改变相位的方法，而波导波长只与波导宽边长度相关，因此采用在波导中加入阻抗相位调节块5的方法来使波导宽边长度发生改变，进而改变波导波长，从而实现等臂长等相位不等功分波导功分器。
如图2、图3所示，Ku频段的功分比为5:1的等臂长等相位不等功分波导H-T功分器S参数随频率变化曲线。在3GHz的频带范围内两输出臂的端口相位基本保持一致。该功分器相关尺寸为：波导输入臂1和第一输出臂2、第二输出臂3的波导内腔宽边、窄边尺寸分别为12.96mm、3.24mm；功率分配膜片4厚度为1mm，长度L为6.3mm，向第一波导输出臂2一侧偏移2.3mm；阻抗相位调节块5宽度W1为3mm；阻抗调谐膜片厚度为1mm，宽度W2为1.85mm。
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 (1)
1.一种平面不等功分波导H-T功分网络，其特征在于包括：等臂长等功分波导H-T功分器(10)和等臂长不等功分波导H-T功分器(11)，等臂长等功分波导H-T功分器(10)和等臂长不等功分波导H-T功分器(11)级联形成不等功分波导H-T功分网络；
其中等臂长不等功分波导H-T功分器(11)包括波导输入臂(1)、第一波导输出臂(2)、第二波导输出臂(3)、功率分配膜片(4)、阻抗相位调节块(5)和阻抗调谐膜片(6)，波导输入臂(1)、第一波导输出臂(2)和第二波导输出臂(3)均为矩形开口波导，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，第一波导输出臂(2)和第二波导输出臂(3)臂长相等且两输出臂端口到波导输入臂(1)宽边中心线延长线的距离相等，波导输入臂(1)的两个波导窄边分别与第一波导输出臂(2)、第二波导输出臂(3)的其中一个波导窄边相接，功率分配膜片(4)位于波导输入臂(1)宽边中心线延长线的一侧，阻抗相位调节块(5)紧靠功率分配膜片(4)且位于波导输入臂(1)宽边中心线延长线的另一侧，阻抗调谐膜片(6)位于波导输入臂(1)与第一波导输出臂(2)、第二波导输出臂(3)的窄边连接处；
所述阻抗相位调节块(5)的高度与波导窄边的尺寸相等，长度和宽度用于调节波导输入臂(1)与第一波导输出臂(2)或第二波导输出臂(3)之间的相位差；
阻抗相位调节块(5)的一端与功率分配膜片(4)紧邻，另一端采用梯形过渡结构用于减小拐角不连续引起的反射。
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