CN105206907A - 准平面调配器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了准平面调配器，包括轴线沿Z方向的主传输线，与主传输线连通的至少一对支节结构，一对支节结构包括1个支节A和1个支节B，其中属于同一对支节结构的支节A和支节B分别为横截面形状不同的两种传输线，或支节A的横截面与支节B的横截面在至少一个方向上对应尺寸相差大于或等于20%；每一个支节A远离主传输线的一端连接一个短路金属体A；每一个支节B远离主传输线的一端连接一个短路金属体B。本发明通过将一个波导短路支节和一个脊波导短路支节并置于一根矩形波导的两侧，实现准平面EH调配单元，然后采用一个或多个这种准平面EH调配单元构成准平面波导调配器。本发明具有结构紧凑、频带宽、造价低等优点。

Description

准平面调配器
技术领域
本发明涉及一种调配器,具体地说，是涉及一种紧凑型高功率宽带波导调配器。
背景技术
在微波技术领域，微波信号的不匹配是经常遇到的问题，导致微波能量的损失和微波信号在传输线上的振荡。在高功率微波应用领域，严重的失配可能大大降低传输线功率容量，导致传输线的击穿。波导调配器具有较高的功率容量和极低的插入损耗，在高功率微波领域应用广泛。传统的波导调配器包括螺钉调配器，E面短路支节调配器、H面短路支节调配器和EH面调配器。后者也就是魔T调配器。螺钉调配器的调配能力有限，同时还会导致传输线功率容量的大大降低。E面短路支节调配器和H面短路支节调配器的调配能力、功率容量和带宽稍优于螺钉调配器。但在史密斯圆图上，E面短路支节调配器和H面短路支节调配器都存在调配盲区，在许多应用场合仍无法满足要求。魔T调配器调配能力强，也能实现宽带调配，特别是多级魔T调配器性能更佳。但是，由于魔T为三维立体结构，多级魔T调配器的制造成本很高，应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紧凑型大功率准平面调配器，在宽带宽、较强调配能力和较高功率容量的前提下，简化其结构，大大降低其制造成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
准平面调配器，其特征在于，包括轴线沿Z方向的主传输线，与主传输线连通的至少一对支节结构，一对支节结构包括1个支节A和1个支节B，其中属于同一对支节结构的支节A和支节B分别为横截面形状不同的两种传输线，或支节A的横截面与支节B的横截面在至少一个方向上对应尺寸相差大于或等于20%；每一个支节A远离主传输线的一端连接一个短路金属体A；每一个支节B远离主传输线的一端连接一个短路金属体B。
所述短路金属体A、短路金属体B可以是可以提供可调的电磁参数的任意一种微波结构。第一种情况，短路金属体A和短路金属体B为位置可以改变的短路活塞。短路金属体A在支节A中的位置可以从本准平面调配器外加以改变；短路金属体B在支节B中的位置可以从本准平面调配器外加以改变；所有短路金属体A与短路金属体B的移动方向都位于XZ水平面内。
第二种情况，短路金属体A和短路金属体B为电磁参数可以从外界加以调整的位置固定的微波结构。任意所述支节A从主传输线向位于该支节A上的短路金属体A方向上的反射系数可以从外界加以调节；任意所述支节B从主传输线向位于该支节B上的短路金属体B方向上的反射系数可以从外界加以调节。改变一个支节上的反射系数的方法很多。常用方法之一是采用一个或多个电压控制的二极管。
为了获得较好的调配效果，属于同一对支节结构的支节A和支节B分别位于主传输线的两侧。
属于同一对支节结构的支节A和支节B分别与主传输线连接处横截面的中心点分别为点A和点B，沿Z方向，点A到点B的距离为R1，主传输线在垂直于Z方向的横截面的最大高度或宽度为R2，R1小于或等于R2的20%。较佳的选择，R1的为零。
较佳的设计，在所述支节B的底部设置有轴线与支节B轴线平行的柱状金属体，该柱状金属体只在支节B的底部与支节B的内表面连接。
所述主传输线为矩形波导，其垂直于Z方向的横截面的高度大于其宽度。
所述支节A为也矩形波导，其轴线位于XZ水平面内并平行于X方向，其垂直于X方向的横截面的高度大于其宽度。也就是，支节A为与主传输线垂直的矩形波导。
所述支节B为脊波导，其轴线位于XZ水平面内并平行于X方向，其垂直于X方向的横截面的高度小于所述主传输线的垂直于Z方向的横截面的最大高度的2/3。这时，支节B为脊波导，其横截面中心处的电场与主传输线横截面中心处的电场方向垂直。
为了便于利用铣切方式或其它方式加工，主传输线、所有支节A和所有支节B的上表面都齐平。这时，该准平面调配器可以分为底座和盖板。所有的微波结构都安排在底座上，可以采用铣切方式一次性完成加工。所述盖板的底面为平面。盖板与底座之间的对位误差对器件的性能的影响被大大降低。
本发明首先将一个波导短路支节和一个脊波导短路支节并置于一根矩形波导的两侧，实现了准平面EH调配单元。采用一个或多个这种准平面EH调配单元构成准平面波导调配器。与传统的EH波导调配器相比，本发明具有结构紧凑、频带宽、造价低等优点。
附图说明
图1为本发明的俯视示意图和实施实例1示意图。
图2为图1的DD向示意图。
图3为点A和点B在Y方向的距离示意图示意图。
图中的标号为：1-主传输线；2-支节A；2A-短路金属体A；3-支节B；3A-短路金属体B；3B-柱状金属体。
在图1和图2中，定义本文方向时，首先将本文纸面水平端正放置与读者前面，在图1至图2中建立直角坐标系，其中X轴方向、Y轴方向和Z轴方向符合右手定则。本文中的上下左右前后方向分别定义为：左方指沿X轴的方向，右方指沿-X轴的方向，上方，沿Y轴的方向，下方指沿-Y轴的方向。同时定义本文中的所有柱状体（包括主传输线、支节A和支节B）的最大高度或宽度为：高度，所述柱状结构在本文中沿着Y方向上的尺寸。宽度：所述柱状结构在垂直于Y方向的XZ水平面内垂直于其轴线方向上的尺寸。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明实施方式不限于此。
实施实例1
如图1和图2和图3，准平面调配器，包括轴线沿Z方向的主传输线1，与主传输线1连通的至少一对支节A2和支节B3，其中支节A2和支节B3分别为横截面形状不同的两种传输线，或横截面至少在一个方向上对应尺寸相差大于20%的两种传输线。每一个支节A2远离主传输线1的一端连接一个短路金属体A2A；每一个支节B3远离主传输线1的一端连接一个短路金属体B3A。
所述短路金属体A2A短路金属体B3A可以是可以提供可调的电磁参数的任意一种微波结构。第一种情况，短路金属体A2A和短路金属体B3A为位置可以改变的短路活塞。短路金属体A2A在支节A2中的位置可以从本准平面调配器外加以改变；短路金属体B3A在支节B3中的位置可以从本准平面调配器外加以改变；所有短路金属体A2A与短路金属体B3A的移动方向都位于XZ水平面内。
第二种情况，短路金属体A2A和短路金属体B3A为电磁参数可以从外界加以调整的位置固定的微波结构。任意所述支节A2从主传输线1向位于该支节A2上的短路金属体A2A方向上的反射系数可以从外界加以调节；任意所述支节B3从主传输线1向位于该支节B3上的短路金属体B3A方向上的反射系数可以从外界加以调节。改变一个支节上的反射系数的方法很多。常用方法之一是采用一个或多个电压控制的二极管。
为了获得较好的调配效果，属于同一对支节结构的支节A2和支节B3分别位于主传输线1的两侧。
属于同一对支节结构的支节A2和支节B3分别与主传输线1连接处横截面的中心点分别为点A和点B，沿Z方向，点A到点B的距离为R1，主传输线1在垂直于Z方向的横截面的最大高度或宽度为R2，R1小于或等于R2的20%。较佳的选择，R1的为零。
较佳的设计，在所述支节B3的底部设置有轴线与支节B3轴线平行的柱状金属体3B，该柱状金属体3B只在支节B3的底部与支节B3的内表面连接。
所述主传输线1为矩形波导，其垂直于Z方向的横截面的高度大于其宽度。
所述支节A2为也矩形波导，其轴线位于XZ水平面内并平行于X方向，其垂直于X方向的横截面的高度大于其宽度。也就是，支节A2为与主传输线1垂直的矩形波导。
所述支节B3为脊波导，其轴线位于XZ水平面内并平行于X方向，其垂直于X方向的横截面的高度小于所述主传输线1的垂直于Z方向的横截面的最大高度的2/3。这时，支节B3为脊波导，其横截面中心处的电场与主传输线横截面中心处的电场方向垂直。
主传输线1、所有支节A2和所有支节B3的上表面都齐平。
具体地讲，在本实施实例中，短路金属体A2A和短路金属体B3A为位置可以改变的短路活塞。主传输线为宽边垂直竖放的矩形波导。共有3对支节A和支节B沿主传输线轴线放置。每对支节中，支节A和支节B分别位于主传输线的左右两边。其中支节A为宽边垂直竖放的矩形波导，支节B为横截面中心处电场方向在垂直方向的脊波导。所述支节B的高度小于主传输线的高度的一半。
本发明通过将一个波导短路支节和一个脊波导短路支节并置于一根矩形波导的两侧，实现准平面EH调配单元，然后采用一个或多个这种准平面EH调配单元构成准平面波导调配器。与传统的EH波导调配器相比，本发明具有结构紧凑、频带宽、造价低等优点，可在高功率微波和雷达等系统中广泛用于传输线的调配。

Claims (10)

1.准平面调配器，其特征在于，包括轴线沿Z方向的主传输线（1），与主传输线（1）连通的至少一对支节结构；一对支节结构包括1个支节A（2）和1个支节B(3)；其中属于同一对支节结构的支节A（2）和支节B(3)分别为横截面形状不同的两种传输线，或支节A（2）的横截面与支节B(3)的横截面在至少一个方向上对应尺寸相差大于或等于20%；每一个支节A（2）远离主传输线（1）的一端连接一个短路金属体A（2A）；每一个支节B（3）远离主传输线（1）的一端连接一个短路金属体B（3A）。
2.根据权利要求1所述的准平面调配器,其特征在于，属于同一对支节结构的支节A（2）和支节B(3)分别位于主传输线（1）的两侧。
3.根据权利要求1所述的准平面调配器,其特征在于，属于同一对支节结构的支节A（2）和支节B(3)分别与主传输线（1）连接处横截面的中心点分别为点A和点B，沿Z方向，点A到点B的距离为R1，主传输线（1）在垂直于Z方向的横截面的最大高度或宽度为R2，R1小于或等于R2的20%。
4.根据权利要求1所述的准平面调配器,其特征在于，在所述支节B(3)的底部设置有轴线与该支节B（3）轴线平行的柱状金属体（3B），该柱状金属体（3B）只在支节B(3)的底部与支节B(3)的内表面连接。
5.根据权利要求1所述的准平面调配器,其特征在于，所述主传输线（1）为矩形波导，其垂直于Z方向的横截面的高度大于其宽度。
6.根据权利要求1所述的准平面调配器,其特征在于，所述支节A（2）为矩形波导，其轴线位于XZ水平面内并平行于X方向，其垂直于X方向的横截面的高度大于其宽度。
7.根据权利要求4所述的准平面调配器,其特征在于，所述支节B（3）为脊波导，其轴线位于XZ水平面内并平行于X方向，其垂直于X方向的横截面的高度小于所述主传输线（1）的垂直于Z方向的横截面的最大高度的2/3；所述支节B（3）横截面中心处的电场方向沿Y方向。
8.根据权利要求1所述的准平面调配器,其特征在于，所述短路金属体A（2A）和短路金属体B（3A）为位置可以改变的短路活塞；所述短路金属体A（2A）在支节A（2）中的位置可以从本准平面调配器外加以改变；所述短路金属体B（3A）在支节B（3）中的位置可以从本准平面调配器外加以改变；所有短路金属体A（2A）与短路金属体B（3A）的移动方向都位于XZ水平面内。
9.根据权利要求1所述的准平面调配器,其特征在于，短路金属体A（2A）和短路金属体B（3A）为电磁参数可以从外界加以调整的位置固定的微波结构；任意一个所述支节A（2）从主传输线（1）向位于该支节A（2）上的短路金属体A（2A）方向上的反射系数可以从外界加以调节；任意一个所述支节B(3)从主传输线（1）向位于该支节B(3)上的短路金属体B（3A）方向上的反射系数可以从外界加以调节。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的准平面调配器,其特征在于，主传输线（1）、所有支节A（2）和所有支节B(3)的上表面都齐平。
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