CN106058408B - 一种新型波导同轴功分器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型波导同轴功分器，具体涉及微波毫米波技术领域。其解决了在现有的功分合成和探针耦合的矩形波导结构中，多级功分合成占据了较大的空间资源，且探针耦合的效率较低，每次只能耦合一路信号，波导空间不能得到充分的利用的不足。该新型波导同轴功分器，包括波导结构和同轴耦合探针结构，波导结构包括波导边界和由波导边界围成的波导腔，波导边界上设置有波导端口和探针耦合端口，其中探针耦合端口对称分布，探针耦合端口中设置有同轴耦合探针结构，同轴耦合探针结构的内导体伸入波导腔内。

Description

一种新型波导同轴功分器

技术领域

本发明属于微波毫米波技术领域，具体涉及一种新型波导同轴功分器。

背景技术

微波毫米波技术领域中，功率合成技术至关重要，功率合成器的指标直接关系到整个功率放大器的整体性能。矩形波导功分合成结构功率合成技术领域的一个重要分支，因其加工简单、容易装配、可靠性高等众多优点而得到广泛应用；同轴耦合探针结构技术是相对比微带耦合探针更加可靠的耦合探针技术，矩形波导和同轴耦合探针结构常配合使用。

矩形波导功分合成结构是功率合成技术领域中较为常用的一种功分合成结构，如图1左所示，该结构末端波导端口必须进行探针耦合才可将波导信号传输到平面电路进行处理，在耦合探针结构中同轴耦合探针结构性能指标较好且可靠性高，得到广泛的应用，如图2所示。

在传统的功分合成和探针耦合的矩形波导结构中，多级功分合成占据了较大的空间资源，且探针耦合的效率较低，每次只能耦合一路信号，波导空间不能得到充分的利用。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种将波导功分与探针耦合合为一体，减少波导功分合成级数、降低通路损耗、提高空间利用率的一种新型波导同轴功分器。

本发明具体采用如下技术方案：

一种新型波导同轴功分器，包括波导结构和同轴耦合探针结构，所述波导结构包括波导边界和由波导边界围成的波导腔，波导边界上设置有波导端口和探针耦合端口，其中探针耦合端口对称分布，探针耦合端口中设置有同轴耦合探针结构，同轴耦合探针结构的内导体伸入波导腔内。

优选地，所述探针耦合端口对称分布于波导边界的同一底部边界。

优选地，所述探针耦合端口对称分布于波导边界的同一侧边界。

优选地，所述探针耦合端口以波导腔为中心对称分布于波导边界的两侧边界。

优选地，所述同轴耦合探针结构的中间设置吸收端面。

优选地，所述同轴耦合探针结构的前方设有补偿圆柱。

优选地，所述波导边界的上边界上设置辐射窗口，辐射窗口的上表面放置有吸收体。

优选地，所述波导边界的一侧边界为波导拓宽边界。

优选地，所述内导体的结构为曲线变换结构或台阶变换结构，曲线变换结构的曲线形式包括椭圆函数或三角函数。

优选地，所述台阶变换结构包括一阶以上台阶。

本发明具有如下有益效果：

(1)该新型波导同轴功分器中增加吸收端面，吸收端面位于两个耦合探针的中间，改善和优化了隔离度、相位一致性等指标；该新型波导同轴功分器中增加补偿圆柱结构，可设置1个或2个，设置1个则放在两个探针中间，设置2个则分别放在同轴探针前方对称位置上，该补偿圆柱的设置和优化可补偿功分器的频率响应、端口驻波等指标；该新型波导同轴功分器中增加辐射窗口结构，窗口上表面放置吸收体作为辐射边界，可用于改善隔离度、相位一致性的作用；该新型波导同轴功分器中通过采用波导拓宽边界对波导边界进行拓宽或缩小等变换，可用于调节功分器的工作频带。

(2)该新型波导同轴功分器中波导端口可采用标准波导端口或非标准的波导端口，若采用非标准的波导端口，可通过台阶变换、曲线变换等变换到标准波导端口；同轴耦合探针结构的同轴端口可以是标准同轴端口或者非标准的同轴端口，若采用非标准的同轴端口，可通过台阶变换、曲线变换等变换到标准同轴端口。

(3)耦合探针深入波导腔内的内导体部分可采用常规圆柱状探针，也可采用台阶变换或曲线变换等多种变换形式来满足和适应不同应用的需要。

(4)该新型波导同轴功分器实现了功分合成与探针耦合两个功能结构的合二为一，减少了功分合成的级数、减小了通路损耗，并提高了空间利用率。

附图说明

图1为现有的波导功分器示意图；

图2为现有的同轴耦合探针结构示意图；

图3为同轴探针耦合结构位于同一底面的新型波导同轴功分器示意图；

图4为同轴探针耦合结构位于同一侧面的新型波导同轴功分器示意图；

图5为同轴探针耦合结构位于不同侧面的新型波导同轴功分器示意图。

图6为设置有吸收端面的新型波导同轴功分器结构示意图；

图7为设置有补偿圆柱的新型波导同轴功分器结构示意图；

图8为设置有辐射窗口的新型波导同轴功分器结构示意图；

图9为波导边界拓宽的新型波导同轴功分器结构示意图；

图10为伸入波导腔内的部分为曲线变换渐变结构的耦合探针；

图11为伸入波导腔内的部分为台阶变换结构的耦合探针。

其中，1为波导端口，2为探针耦合端口，3为吸收端面，4为补偿圆柱，5为辐射窗口，6为波导拓宽边界，7为曲线变换结构，8为台阶变换结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图3-5所示，一种新型波导同轴功分器，包括波导结构和同轴耦合探针结构，波导结构包括波导边界和由波导边界围成的波导腔，波导边界上设置有波导端口1和探针耦合端口2，波导端口1为标准波导端口或非标准的波导端口，其中探针耦合端口2对称分布，探针耦合端2口中设置有同轴耦合探针结构，同轴耦合探针结构的内导体伸入波导腔内，内导体的结构包括曲线变换结构7和台阶变换结构8。探针耦合端口对称分布于波导边界的同一底部边界，或者探针耦合端口对称分布于波导边界的同一侧边界，或者探针耦合端口以波导腔为中心对称分布于波导边界的两侧边界，将功分与探针耦合两种功能结构合二为一，探针耦合的方向可对称分布在波导的三个方向上，可根据实际应用需要进行选择使用。两个对称的探针耦合端口中分布的同轴耦合探针结构具有相同的尺寸参数，能够实现两路等幅同相的功分合成。

本发明中涉及的新型波导同轴功分器，既可以当作“功分器”使用，也可以当作“合成器”使用。

如图6所示，同轴耦合探针结构的中间设置吸收端面3，可有效改善功分合成的隔离度及相位一致性。

如图7所示，同轴耦合探针结构的前方设有补偿圆柱4，其中补偿圆柱4设置于同轴耦合探针结构的前方，该补偿圆柱可以根据需要设置一个或两个，设置一个则放在两个同轴耦合探针结构中间，设置两个则分别放在同轴耦合探针结构前方对称位置上，该补偿圆柱的设置和优化可补偿功分器的频率响应、端口驻波等指标。

如图8所示，波导边界的上边界上设置辐射窗口5，辐射窗口的上表面放置有吸收体，吸收体作为辐射边界用来提高隔离度、相位一致性等指标。

如图9所示，波导边界的一侧边界为波导拓宽边界6。波导拓宽边界可以将波导边界进行拓宽或缩小等变换，可调节功分器的工作频带等。

如图10-11所示，曲线变换结构的曲线形式不唯一，可以为椭圆函数或三角函数等各种不同类型的曲线形式。

台阶变换结构包括一阶以上台阶，台阶尺寸不唯一，半径及高度可根据需要进行设定。

在该新型的波导同轴功分合成结构中，波导端口可以是标准波导端口或者非标准的波导端口，非标准的波导端口可以通过台阶变换、曲线变换等变换到标准波导口进行使用。

在该新型的波导同轴功分合成结构中，同轴耦合探针结构的同轴端口可以是标准同轴端口或者非标准的同轴端口，非标准的同轴端口可以通过台阶变换或曲线变换等变换到标准同轴端口进行使用。

同轴耦合探针结构伸入波导腔内的部分可以采用常规圆柱状探针，也可采用台阶变换或曲线变换等多种变换形式来满足和适应不同应用的需要。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型波导同轴功分器，其特征在于，包括波导结构和同轴耦合探针结构，所述波导结构包括波导边界和由波导边界围成的波导腔，波导边界上设置有波导端口和探针耦合端口，其中探针耦合端口对称分布，探针耦合端口中设置有同轴耦合探针结构，同轴耦合探针结构的内导体伸入波导腔内，所述同轴耦合探针结构的中间设置吸收端面；所述同轴耦合探针结构的前方设有补偿圆柱；所述内导体的结构为曲线变换结构或台阶变换结构，曲线变换结构的曲线形式包括椭圆函数或三角函数，所述台阶变换结构包括一阶以上台阶。

2.如权利要求1所述的一种新型波导同轴功分器，其特征在于，所述探针耦合端口对称分布于波导边界的同一底部边界。

3.如权利要求1所述的一种新型波导同轴功分器，其特征在于，所述探针耦合端口对称分布于波导边界的同一侧边界。

4.如权利要求1所述的一种新型波导同轴功分器，其特征在于，所述探针耦合端口以波导腔为中心对称分布于波导边界的两侧边界。

5.如权利要求1所述的一种新型波导同轴功分器，其特征在于，所述波导边界的上边界上设置辐射窗口，辐射窗口的上表面放置有吸收体。

6.如权利要求1所述的一种新型波导同轴功分器，其特征在于，所述波导边界的一侧边界为波导拓宽边界。