CN105846028B - 一种w波段超宽带h面波导功率合成器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型的W波段H面超宽带波导合成器，其基本结构由波导与匹配块组成。合成器通过圆弧过渡实现了阻抗的渐变过渡，以提高带宽，通过金属三角锥改善了宽带阻抗匹配，最终形成了一种在W波段75GHz～110GHz能够全带宽工作的H面波导合成器。

Description

一种W波段超宽带H面波导功率合成器

技术领域

本发明属电路技术领域，具体是利用波导和匹配块实现波导合成器，实现W波段宽频带功率分配与合成功能。

背景技术

当信号频段达到W波段时，传导损耗已变成难以忽视的重要因素，因此传统微带结构的传输系统，大都由波导系统所替代，尤其是在功率分配与合成系统中，更是如此。微带结构的功率合成器在Ku波段时的插入损耗都已变得非常明显，难以忽略，因此在W波段更应采用波导结构而不是微带形式。在波导功率合成时，一般均采用E 面合成形式，因为其工作带宽相较于H面合成器更宽，但是在许多情况下，需要采用 H面实现功率合成时，就会遇到结构上实现的困难，尤其是在宽带合成时，往往需要波导转向变为E面合成方式，这样会加大结构体积和重量。再加上W波段干扰对抗技术的进步，对毫米波产品工作带宽的需要越来越宽，这也促动的对超宽带H面波导功率合成器的需求。

发明内容

要解决的技术问题

本发明主要是针对现有W波段H面波导合成器工作带宽不宽的缺陷，设计出了一种更宽工作带宽、且能够一体化加工的H面波导功率合成器。其不仅工作频率宽，工作频率高，而且插入损耗低，驻波小，无需调试，一致性好。

技术方案

一种W波段超宽带H面波导功率合成器，采用多个T型节波导组合而成，其特征在于T型节波导的拐角处采用半径为r1的圆弧渐变过渡，在合口处的端面处向波导口的方向突出一个尖角，尖角边采用半径为r2的圆弧渐变过渡，尖角高度与波导窄边同高，尖角中心与波导宽边中心线重合，尖角顶角采用削平处理；在合口与尖角之间的宽边底面上设有一个三角锥体，三角锥体的底面投影为等腰三角形，等腰三角形向合口方向的两个腰长于底边，三角锥尖顶的底面投影位于波导宽边的中心线上且处于底面投影区内。

所述的r1为1.69mm。

所述的r2为1.26mm。

有益效果

本发明提出的一种W波段超宽带H面波导功率合成器，有益效果如下：

[1]本设计中H面波导边沿过渡，采用圆弧过渡，且为标准圆弧，并非复杂函数曲线，既能实现波导特性阻抗的渐变，达到扩宽带宽的效果，又便于机械编程和加工，使得一种结构就实现了W波段全带宽工作的能力。

[2]本设计中的匹配块采用三角锥结构，与其他设计均不同，因为其在 75GHz～110GHz全带宽范围内具有更优的匹配效果，而且直接铣削在波导面上，无需调试，具有良好的一致性，便于批量应用。

[3]本设计中波导的尖角采用小尺寸的削平处理，这样既能保证阻抗平滑的过渡，又能降低由于机械加工中铣刀挤压带来的尖角形变的影响，保证分口间幅度的平衡度。

附图说明

图1为本发明中W波段H面导合成器的结构图

图2为1分4与4合1的组合模型腔体图

图3为本发明中W波段H面导合成器的测试图(四通道分配与合成)

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本波导功率合成器的基本模型为波导T型节结构，利用波导尺寸的变化实现合口与分口之间的阻抗匹配，利用缓变结构达到阻抗的渐进性变化的效果，并加入匹配块改善T型节中各端口间的匹配关系，实现宽带的阻抗匹配，从而保证比传统H面T型合成器在W波段全带宽的工作频带内都具有良好的特性。

此结构中，从合口到分口，波导的高度(波导窄边)保持不变，均为标准波导高度，改变的是波导的宽边，从合口向分口过渡时，采用圆弧渐变过渡；而合口正对的 T型节的端面，也向内突出一个尖角，尖角向分口过渡的边也采用圆弧过渡(为标准圆弧，易于加工)，此尖角高度与波导窄边同高；尖角中心与合口波导宽边中心线重合，且向分口左右两边的圆弧(标准圆弧)也完全对称，否则会影响分口端功率的平衡度，并在尖角处做削平处理，去除由于铣削加工中挤压引起的偏心问题；在合口与波导尖角之间的宽边底面上需要突起一个匹配块(三角锥体)，其底面投影为等腰三角形，其向合口方向的两个腰长于底边，其三角锥尖顶的底面投影已位于波导宽边的中心线上，且处于底面投影区内，此匹配块的高度不能过高，否则会影响到合口的端口驻波，从而增大插入损耗，降低合成效率，甚至影响系统指标。

如图1，上部波导口为合口，左右两侧波导口为分口，中间的三角形为匹配块。从图1中可以看出，上侧与左右两侧的波导宽度相同，尺寸为a；合口两侧壁向分口过渡部分以及底部突起尖角边沿均采用标准圆弧，非特殊公式拟合的曲线，其半径分别为r1、r2；下部尖角作削平处理，其平顶宽度为w1；匹配块的地面投影为等腰三角形，其高为p1，底为w2；匹配块锥尖到底部投影与底面上部尖顶间距为p2；匹配块与底部平顶间的间距为p3；从图1可以看出波导高度除匹配块处，均不变，高度为b；匹配块为三角锥，锥体高度为h1，只在单面出现。其详细尺寸如下表所示。

表1合成器尺寸参数列表

a	b	r1	r2	w1	w2	p1	p2	p3	h1
										2.54	1.27	1.69	1.26	0.04	1	2.78	1.93	1.14	0.38

单位：mm

图2给出了一个1分4与4合1的组合模型腔体图和其测试结果图，左侧是为三维模型图，4个传输通道，6个T型节及其内部6个匹配块。图3为模块实测结果(模块材料为硬铝，表面采用导电氧化处理)，可以看出其75GHz～110GHz全带宽内，插入损耗小于3dB，端口回波损耗小于-15dB。从测试结果可以看出，单边的绝对插入损耗小于1.5dB，若采用铜材与镀金工艺，插入损耗可进一步降低。

Claims (3)

1.一种W波段超宽带H面波导功率合成器，采用多个T型节波导组合而成，其特征在于T型节波导的拐角处采用半径为r1的圆弧渐变过渡，在合口正对的T型节的端面处向波导口的方向突出一个尖角，尖角边采用半径为r2的圆弧渐变过渡，尖角高度与波导窄边同高，尖角中心与波导宽边中心线重合，尖角顶角采用削平处理；在合口与尖角之间的宽边底面上设有一个三角锥体，三角锥体的底面投影为等腰三角形，等腰三角形向合口方向的两个腰长于底边，三角锥尖顶的底面投影位于波导宽边的中心线上且处于底面投影区内。

2.根据权利要求1所述的一种W波段超宽带H面波导功率合成器，其特征在于所述的r1为1.69mm。

3.根据权利要求1所述的一种W波段超宽带H面波导功率合成器，其特征在于所述的r2为1.26mm。