CN103594768A - 一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：在矩形波导管（1）宽边中间切开缝隙（2），缝隙（2）和矩形波导管（1）表面电流平行，以减小电磁场泄露；滑块（3）沿着缝隙（2）垂直插入，滑块（3）与开有缝隙（2）的波导面垂直；滑块（3）与缝隙（2）的两边侧壁等距离。它能有效抑制谐振，提高了波导调配器的性能。

Description

一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器

技术领域

本发明涉及微波射频调配器技术领域，特别是在当波导调配器中存在用于抑制电磁场泄露的扼流槽情况下的一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器。

技术背景

负载牵引，源牵引技术是微波元器件设计、测试的重要方法。如振荡器的输出频率、相位噪声牵引；低噪声放大器的噪声系数、功率增益牵引；大功率放大器的交调量等参数牵引。不仅如此，负载牵引，源牵引技术还被应用于管子本身特性的测试。微波射频调配器就是用于完成负载牵引和源牵引的主要器件。目前根据不同的频段和接口要求，往往选择同轴线调配器，和波导调配器。调配器通常是在传输线中插入滑块实现的，滑块导致传输线产生了不连续性，不连续性处可以等效为以电抗器件，从而实现了阻抗调配的作用。因为滑块对能量的导引，部分电磁能量会泄产生露。为了抑制能量泄露问题，波导调配器在插入滑块的缝隙处增加了扼流槽结构。然而，扼流槽的存在可能导致某些频率的谐振，使得调配器在整个通频带内出现坏点，这将严重影响调配的性能和测量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效抑制谐振，提高了波导调配器的性能的一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器。

在扼流槽中增加吸收材料的解决方法，并且还给出了该技术的具体实施方法。因为吸收材料的存在，破坏了扼流槽谐振时所需要的边界条件，

本发明解决问题采用的技术方案：一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：在矩形波导管宽边中间切开缝隙，缝隙和矩形波导管表面电流平行，以减小电磁场泄露；滑块沿着缝隙垂直插入，滑块与开有缝隙的波导面垂直；滑块与缝隙的两边侧壁等距离。

所述的矩形波导管宽边厚度方向的缝隙两侧壁开有扼流槽，扼流槽的槽深与缝隙垂直，与矩形波导管宽边面平行。

所述的扼流槽能开1个或多个，多个扼流槽时，扼流槽的槽深方向相互平行，深度有长有短。

所述的扼流槽两端有吸收材料，电磁波能量通过滑块的引导，耦合到扼流槽。

所述的扼流槽的深度l1、l2，高度h1、h2根据需要抑制泄露的频率波长决定，即：l1+h1=λ₁/2；l2+h2=λ₂/2，其中λ₁与λ₂为需要抑制泄露的电磁场频率对应的波长。

所述的两侧壁开的扼流槽对称，两个对称的扼流槽结构共同构成了一个矩形波导谐振器。

本发明的优点是：在矩形波导管宽边中间切开缝隙，滑块沿着缝隙垂直插入，在扼流槽两端增加吸波材料，能量通过滑块的引导，耦合到扼流槽。当能量传输到吸波材料时，大部分能量会被吸收，反射的能量被大大的减小，有效避免了能量在扼流槽内部来回多次反射，从而抑制了谐振。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1（a）和图1（b）是本发明实施例1结构示意图；

图2（a）和图2（b）是本发明实施例2结构示意图；

图3（a）和图3（b）是扼流槽增加吸波材料前后对比示意图；

图4没有吸收材料的S21特性示意图；

图5增加吸收材料的S21特性示意图。

图中，1、矩形波导管；2、缝隙；3、滑块；4、扼流槽；5、端壁；6、吸波材料。

具体实施方式

实施例1

一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，如图1（a）和图1（b）所示，图1（a）是本发明实施例立体结构示意图，图1（b）是图1（a）长度方向的横截面示意图。在矩形波导管1宽边中间切开缝隙2，缝隙2和矩形波导管1表面电流平行，以减小电磁场泄露；滑块3沿着缝隙2垂直插入，滑块3与开有缝隙2的波导面垂直；滑块3与缝隙2的两边侧壁等距离。

实施例2

一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，如图2（a）和图2（b）所示，图2（a）是矩形波导管1长度方向在缝隙2处的横截面示意图，图2（b）是缝隙2处的横截面示意图，在矩形波导管1宽边中间切开缝隙2，矩形波导管1宽边厚度方向的缝隙2上两侧壁上开有扼流槽4，扼流槽4的槽深与缝隙2垂直，与矩形波导管1宽边面平行，扼流槽4能抑制电磁能量的泄露。

扼流槽4可以开1个或多个，多个扼流槽4时，扼流槽4的槽深方向相互平行，深度有长有短。扼流槽4的个数、深度及高度根据调配器的工作频率和带宽而定。

实施例3

本发明在扼流槽4两端有吸收材料，电磁波能量通过滑块3的引导，耦合到扼流槽4。当电磁波能量传输到吸收材料时，大部分会被吸收，反射的能量被大大的减小，有效避免了能量在扼流槽4多次来回反射，从而抑制了谐振。其扼流槽4电场分布如图3（a）和图3（b）所示，图3（a）是扼流槽4两端的端壁5内没有吸收材料时的电场强度分布图，扼流槽4图3（b）是扼流槽4两端的端壁5内有吸收材料时的电场强度分布图，

矩形波导管1通常工作在TE10模式，波导宽边中间的电场最强，波导调配器在矩形波导管1宽边中间切开缝隙2。缝隙2和矩形波导管1表面电流平行，能减小电磁能量泄露。滑块3沿着缝隙垂直插入矩形波导管1，滑块与两边缝隙侧壁等距离，插入矩形波导管1的滑块3会激励起高次电磁场模式，从而滑块3可以等效成电抗器件。该电抗器件值会随着滑块3的插入深度改变反射系数的绝对值；而滑块沿着缝隙方向平行运动，改变反射系数的相位，滑块3的垂直运动和平行运动能实现了阻抗的最佳调配，实现负载牵引和源牵引。

当滑块3插入矩形波导管1时，因为滑块3对电磁场的导引，造成了电磁场通过缝隙2向外界空间的泄露，致使插入损耗增大。为了抑制电磁能量的泄露，特别的在缝隙的侧壁上开了数个扼流槽4，如图2所示。扼流槽的个数，深度，高度需根据调配器的工作频率和带宽而定，并不局限于图2（a）所示两对扼流槽的情况。为了使得整个缝隙2区间都不存在电磁场辐射损失的，沿着整个缝隙2整个区间的侧壁上均需开切扼流槽4。

如图2（b）所示，扼流槽深度l1、l2，高度h1、h2根据需要抑制泄露的频率波长决定，即：l1+h1=λ₁/2；l2+h2=λ₂/2，其中λ₁与λ₂为需要抑制泄露的电磁场频率对应的波长。

当扼流槽越多，所能抑制泄露的频率就越多，调配器的能量辐射损失就越小。但扼流槽太多会增加加工难度。所以正常使用时，在整个调配器的工作带宽中，均匀间隔低选择几个频率点进行泄露抑制，这样整个工作带宽性能就可以非常好。

另外，两个对称的扼流槽结构共同构成了一个矩形波导谐振器，设谐振器的宽度为a(两个扼流槽深度)，长度为b，厚度为c。因为扼流槽厚度很小，其谐振模式可以认为只有TEmn0模，其中m、n为整数。其谐振频率为：

$f_{\mathrm{mn}0}=\frac{v_c}{2\mathrm{\π}\sqrt{{\mathrm{\μ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_r}}\sqrt{{\left(\frac{\mathrm{m\π}}{a}\right)}^2{+{\left(\frac{\mathrm{n\π}}{b}\right)}^2+\left(\frac{0\mathrm{\π}}{c}\right)}^2}$

其中μ_rε_r分别为波导内部填充介质的相对磁导率和相对介电常数，v_c为光在内部介质的传输速度。当信号的工作频率等于谐振频率f_mn0时，就使得信号在扼流槽构成的腔体内产生了谐振。使得S21幅度出现较大跳变。

如图3(b)所示，在扼流槽4两端增加吸波材料6，能量通过滑块3的引导，耦合到扼流槽4。当能量传输到吸波材料6时，大部分能量会被吸收，反射的能量被大大的减小，有效避免了能量在扼流槽内部来回多次反射，从而抑制了谐振。其改善后的电场分布如图3（b），对应的S21幅频关系如图5所示。通过图3（a）（b）对比，可以发现扼流槽驻波电磁场能量明显减小。对比图4,图5，可以发现S21的特性得到了改善，图5中没有谐振点。

如上所述，在扼流槽内部增加的吸收材料位置不局限于扼流槽两端，在扼流槽内部任意位置增加吸收材料均可破坏谐振所需的边界条件。吸收材料的放置位置可以根据加工工艺而定。

Claims (6)

1.一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：在矩形波导管（1）宽边中间切开缝隙（2），缝隙（2）和矩形波导管（1）表面电流平行，以减小电磁场泄露；滑块（3）沿着缝隙（2）垂直插入，滑块（3）与开有缝隙（2）的波导面垂直；滑块（3）与缝隙（2）的两边侧壁等距离。

2.根据权利要求1所述的一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：所述的矩形波导管（1）宽边厚度方向的缝隙（2）两侧壁开有扼流槽（4），扼流槽（4）的槽深与缝隙（2）垂直，与矩形波导管（1）宽边面平行。

3.根据权利要求2所述的一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：所述的扼流槽（4）能开1个或多个，多个扼流槽（4）时，扼流槽（4）的槽深方向相互平行，深度有长有短。

4.根据权利要求2所述的一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：所述的扼流槽（4）两端有吸收材料（6），电磁波能量通过滑块（3）的引导，耦合到扼流槽（4）。

5.根据权利要求2所述的一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：所述的扼流槽（4）的深度l1、l2，高度h1、h2根据需要抑制泄露的频率波长决定，即：l1+h1=λ₁/2；l2+h2=λ₂/2，其中λ₁与λ₂为需要抑制泄露的电磁场频率对应的波长。

6.根据权利要求2所述的一种具有抑制扼流槽谐振的波导调配器，其特征是：所述的两侧壁开的扼流槽（4）对称，两个对称的扼流槽结构共同构成了一个矩形波导谐振器。

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