CN107910625A - 一种超大功率同轴功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超大功率同轴功分器，包括柱形的阻抗匹配段，阻抗匹配段的一端为信号输入端，另一端与方凸台相连接，方凸台还连接有功分件，功分件用于将输入信号分为至少两路并分别输出，且功分件所在平面与阻抗匹配段垂直，阻抗匹配段包括至少两个互相连接的同轴圆台，阻抗匹配段为一体成型，且沿输入端至方凸台方向，每个圆台的直径依次增大；通过阻抗匹配段匹配输入口的驻波，再通过十字形功分结构将信号分解为四个等副同相的信号输出，同时得到较低的输入端口驻波比及较高插入损耗，极大程度上满足了大功率使用，满足了电子通信系统对超大功率分配的需求。
Description
【技术领域】
本发明属于微波通信技术领域，特别涉及一种超大功率同轴功分器。
【背景技术】
目前，在超宽带短脉冲电磁场的应用中，想要提高雷达的距离分辨率，就需要用短时域脉冲，这样虽然使得分辨率提高了，但是带来的矛盾是能量减小了，导致探测的距离也减小。为了提高短脉冲体制雷达的探测距离可以通过加大源的脉冲功率来实现，在现有的技术条件下，源的功率的提高有一定的限度，而且在大功率条件下又会出现其它技术难题，所以，往往选择采用阵列天线的技术来提高探测距离，而阵列天线的关键技术功分器就显得尤为重要。
同轴功分器的主要功能是在电子系统前端的天线馈电中解决功率功分问题，是微波馈线系统的关键部件，其性能的好坏直接影响整个系统的性能。然而，传统的同轴功分器受限于简单的结构形式及尺寸，设计一般是先功分，再阻抗变换，在阻抗变换时引入隔离电阻，以提高输出端口之间的隔离度；在目前已有的同轴功分器方案中，可查到的微带线功分器和带状线功分器，这种的功分器结构简单，易于制作，易于和电路相连，其缺点是耐压低，只适合于小功率电路不能满足大功率条件下的使用。因此，有必要研究一种超大功率同轴功分器。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种超大功率功分器，以解决现有功分器耐压低、仅适用于小功率电路的问题。
本发明采用以下技术方案：一种超大功率同轴功分器，包括柱形的阻抗匹配段，阻抗匹配段包括两个或两个以上、从前到后依次同轴一体式连接的同轴圆台，每个圆台的直径依次增大；
阻抗匹配段直径较小的前端为信号输入端，直径较大的后端通过方凸台连接有功分件，功分件用于将输入信号分为至少两路并分别输出，且功分件所在平面与阻抗匹配段垂直。
进一步地，功分件为十字形功分结构，十字形功分结构由四个输出臂构成，且任意相邻的两个输出臂之间的夹角均为90°。
进一步地，功分件为一字形功分结构或米字形功分结构；
一字形功分结构由两个输出臂构成，且其两个输出臂的夹角为180°；
米字形功分结构由八个输出臂构成，且任意两个相邻的输出臂之间的夹角均为45°。
进一步地，每个输出臂上均设置有阻抗变换段，每个阻抗变换段的阻抗均为λ/4，其中λ为输入信号和输出信号的波长，且每个阻抗匹配段均与方凸台连接。
进一步地，阻抗匹配段和每个输出臂的外部均套设有同轴外管；阻抗匹配段和外管、每个输出臂与外管之间均采用介质支撑，介质支撑的材质均为聚四氟乙烯。
进一步地，每个输出臂的输出端均设置有同轴接口，同轴接口均采用标准5339K接口。
进一步地，阻抗匹配段的输入端设置有同轴接口，同轴接口采用标准5339K接口。
进一步地，方凸台的棱角均为光滑过渡。
本发明的有益效果是：通过阻抗匹配段匹配输入口的驻波，再通过十字形功分结构将信号分解为四个等副同相的信号输出，同时得到较低的输入端口驻波比及较高插入损耗，极大程度上满足了大功率使用，满足了电子通信系统对超大功率分配的需求。该大功率同轴功分器实现了在0.5-2GHz(带宽20％内)800KW功率的功分传输，满足了系统在高带宽情况下的高性能指标要求，即低驻波和较小的传输损耗，且该同轴功分器结构简单、使用方便。
【附图说明】
图1为本发明一种超大功率同轴功分器的结构示意图；
图2为本发明一种超大功率同轴功分器的仰视图；
图3为本发明实施例中对功分器的驻波比测量结果图；
图4为本发明实施例中对功分器的插入损耗测量结果图。
其中：1.阻抗匹配段；2.方凸台；3.十字形功分结构；4.介质支撑。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种超大功率同轴功分器，如图1、图2所示，包括柱形的阻抗匹配段1，阻抗匹配段1的一端为信号输入端(即直径较小的前端)，另一端(即直径较大的后端)与方凸台2相连接，方凸台2的棱角均为光滑过渡，即倒了R角，这样可以保证大功率下的实用性。方凸台2还连接有功分件，功分件用于将输入信号分为至少两路并分别输出，功分件所在平面与阻抗匹配段1垂直。
方凸台2上有内螺纹孔，阻抗匹配段1和每个输出臂上均有外螺纹，方凸台2和阻抗匹配段1、每个输出臂均通过螺纹连接。
阻抗匹配段1包括至少两个互相连接的同轴圆台，且为一体成型，沿输入端(即前端)至方凸台2方向，每个圆台的直径依次增大，在本实施例中采用了两个不同直径、长度的圆台组成。一般情况下圆台采用金属材质制成，且为一体成型。相邻两个圆台直径大小根据可自行调整，与阻抗匹配相关。
功分件为一字形功分结构、十字形功分结构3或米字形功分结构，也可根据实际情况具体设定形状，当为一字形功分结构时，其由两个输出臂构成，且其两个输出臂的夹角为180°；当为米字形功分结构由八个输出臂构成，且任意两个相邻的输出臂之间的夹角均为45°。
本实施例中功分件为十字形功分结构3，十字形功分结构3由四个输出臂构成，且任意相邻两个输出臂之间的夹角均为90°，且每个输出臂的长度、大小均相等。每个输出臂上均设置有的阻抗变换段，每个阻抗变换段的阻抗均为λ/4，其中λ为输入信号和输出信号的波长，每个阻抗变换段均与方凸台2连接。
阻抗匹配段1和每个输出臂的外部均套设有同轴设置的外管，阻抗匹配段1和外管、每个输出臂和外管之间均采用介质支撑，介质支撑的材质为聚四氟乙烯，采用介质支撑用于保证同轴设置的阻抗匹配段1和外管、每个输出臂和外管之间的同心度。
每个输出臂的输出端均设置有同轴接口，阻抗匹配段的输入端设置有同轴接口，同轴接口均采用标准的5339K接口，输入端也可采用标准或非标准的同轴接口。
本发明通过阻抗匹配段1和十字形功分结构，将输入信号一分为四进行输出，普通低功率功分器的设计一般是先功分,再阻抗变换,对于高功率同轴形式的功分器,这样做就很复杂,为了简化结构,便于加工,此次采用先阻抗变换,再功分的形式。通过输入阻抗匹配段匹配输入口的驻波，再通过十字形功分结构将信号分解为四个等副同相的信号输出，同时得到较低的输入端口驻波比及较高插入损耗极大程度上满足了大功率使用，满足了电子通信系统对超大功率分配的需求。
另外，考虑到整个系统空间及安装，设计时并未采用常规的一分二再分四即采用三个一分二功分器两级级联的形式，而是采用了十字形的一级功分，大大缩短了传输线的长度，降低的传输线的损耗，满足了电子通信系统对高性能功分器的需求。
在本实施例中，对本发明的功分器进行了检测，检测结果如图3、图4所示，结果表明在0.9～1.2GHz的频段内(相对带宽28.6％)，可实现驻波小于1.25，损耗小于0.25dB,峰值功率800KW高性能指标。
Claims (8)
1.一种超大功率同轴功分器，其特征在于，包括柱形的阻抗匹配段(1)，所述阻抗匹配段(1)包括两个或两个以上、从前到后依次同轴一体式连接的同轴圆台，每个所述圆台的直径依次增大；
所述阻抗匹配段(1)直径较小的前端为信号输入端，直径较大的后端通过方凸台(2)连接有功分件，所述功分件用于将输入信号分为至少两路并分别输出，且所述功分件所在平面与所述阻抗匹配段(1)垂直。
2.如权利要求1所述的超大功率同轴功分器，其特征在于，所述功分件为十字形功分结构(3)，所述十字形功分结构(3)由四个输出臂构成，且任意相邻的两个输出臂之间的夹角均为90°。
3.如权利要求1所述的超大功率同轴功分器，其特征在于，所述功分件为一字形功分结构或米字形功分结构；
所述一字形功分结构由两个输出臂构成，且其两个输出臂的夹角为180°；
所述米字形功分结构由八个输出臂构成，且任意两个相邻的输出臂之间的夹角均为45°。
4.如权利要求2或3所述的超大功率同轴功分器，其特征在于，每个所述输出臂上均设置有阻抗变换段，每个所述阻抗变换段的阻抗均为λ/4，其中λ为输入信号和输出信号的波长，且每个所述阻抗匹配段均与所述方凸台(2)连接。
5.如权利要求4所述的超大功率同轴功分器，其特征在于，所述阻抗匹配段(1)和每个所述输出臂的外部均套设有同轴外管；所述阻抗匹配段(1)和外管、每个输出臂与外管之间均采用介质支撑(4)，所述介质支撑(4)的材质均为聚四氟乙烯。
6.如权利要求4所述的超大功率同轴功分器，其特征在于，每个所述输出臂的输出端均设置有同轴接口，所述同轴接口均采用标准5339K接口。
7.如权利要求4所述的超大功率同轴功分器，其特征在于，所述阻抗匹配段的输入端设置有同轴接口，所述同轴接口采用标准5339K接口。
8.如权利要求1或2所述的超大功率同轴功分器，其特征在于，所述方凸台(2)的棱角均为光滑过渡。
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