CN108808195A - 一分多波导转微带毫米波功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一分多波导转微带毫米波功分器，解决现有技术功分电路整体尺寸较大，不利于实现器件和设备的小型化的问题。本发明包括金属下腔体、金属上腔体和平面微带电路，金属下腔体设下腔体微带电路屏蔽腔槽和下腔体矩形波导腔槽，金属上腔体设上腔体微带电路屏蔽腔槽和上腔体矩形波导腔槽，金属上腔体的底面和金属下腔体的顶面相闭合，使每一个上腔体微带电路屏蔽腔槽和相对应下腔体微带电路屏蔽腔槽构成一个微带电路屏蔽腔，上腔体矩形波导腔槽与下腔体矩形波导腔槽构成矩形波导腔，每一个微带电路屏蔽腔内均固定有一条平面微带电路。本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，可有效减小功分电路整体尺寸，利于实现器件和设备的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及毫米波器件技术领域，尤其涉及一分多波导转微带毫米波功分器。
背景技术
毫米波功分器多应用在毫米波组件、功率合成放大器以及倍频器等电路中，用以功率分配或功率合成。在功率分配中，一个输入信号被等分或不等分分成两个或多个较小功率信号输出。
在毫米波频段，现有的毫米波功分器主要有波导型和平面型两种结构形式。图书《Microwave Engineering,Third Edition》(David M.Pozar，ISBN 0-471-44878-8)中介绍了波导T型结、波导魔T、微带T型结、微带威尔金森功分器、微带正交混合网络、微带环形混合网络等诸多现有的不同结构的波导型和平面型功分器。
在毫米波电路中，当入射信号导行系统为矩形波导时，需要采用波导转微带过渡结构使电磁波信号由矩形波导TE10模式转换为平面电路TEM模式以方便毫米波芯片处理，常用的波导转微带过渡结构有波导-脊波导-微带过渡、波导-鳍线-微带过渡和波导微带探针过渡等形式。这些过渡结构通常实现的是一路波导输入转换为一路平面微带电路输出。因此，毫米波功分器在毫米波组件、功率合成放大器以及倍频器等电路中使用时，要么先采用波导型功分器一路波导电路输入功分后多路波导电路输出，再通过波导转微带过渡结构将波导电路转为微带电路，构成波导功分-波导转微带功率分配网络；要么先通过波导转微带过渡结构将波导电路转为微带电路，再采用平面型功分器一路微带电路输入功分后多路微带电路输出，构成波导转微带-微带功分功率分配网络，这两种方案都是将波导转微带过渡结构和功率分配结构分为两个相对独立的功能单元，通常带来的问题是功分电路整体尺寸较大，不利于实现器件和设备的小型化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一分多波导转微带毫米波功分器，解决现有技术功分电路整体尺寸较大，不利于实现器件和设备的小型化的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一分多波导转微带毫米波功分器，包括金属下腔体、与所述金属下腔体相匹配并盖接于所述金属下腔体上的金属上腔体、以及作为毫米波功分器的信号输出导行系统的平面微带电路，所述金属下腔体的顶面纵向等距开设有两条以上下腔体微带电路屏蔽腔槽，所述金属下腔体的顶面横向开设有一条下腔体矩形波导腔槽，所述金属上腔体的底面纵向等距开设有数量与所述下腔体微带电路屏蔽腔槽的数量相同并分别与所有所述下腔体微带电路屏蔽腔槽形成一一对应的上腔体微带电路屏蔽腔槽，所述金属上腔体的底面横向开设有与所述下腔体矩形波导腔槽相对应的上腔体矩形波导腔槽，所述金属上腔体的底面和所述金属下腔体的顶面相闭合，同时，每一个所述上腔体微带电路屏蔽腔槽和相对应所述下腔体微带电路屏蔽腔槽构成一个微带电路屏蔽腔，所述上腔体矩形波导腔槽与所述下腔体矩形波导腔槽构成作为毫米波功分器的信号输入导行系统的矩形波导腔，每一个所述微带电路屏蔽腔内均固定有一条平面微带电路。
进一步地，所述平面微带电路包括与所述微带电路屏蔽腔相匹配的介质基片、以及设于所述介质基片上的金属导带。
进一步地，所述平面微带电路为双探针结构微带电路。
进一步地，相邻两个所述平面微带电路的双探针中心线之间的间距为输入信号频率波导波长的二分之一倍。
进一步地，起始所述平面微带电路的双探针中心线与所述矩形波导腔的短路面之间的间距为输入信号频率波导波长的四分之一倍。
进一步地，所述介质基片采用复合介质、氧化铝陶瓷、石英、蓝宝石、以及Duroid5880中的任意一种材料制成。
进一步地，所述金属导带采用金属铜制成。
进一步地，所述金属上腔体和所述金属下腔体均采用金属铜制成。
进一步地，所述平面微带电路的双探针结构由两个单探针结构组成，并且该两个单探针结构以所述矩形波导腔的窄边中心线为对称线对称分布。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，可有效减小功分电路整体尺寸，利于实现器件和设备的小型化，充分利用信号输入波导腔尺寸，采用周期性波导转微带双探针结构，使得在实现波导转微带过渡结构的同时实现一分多功率分配功能，达到了小型化的目的。同时由于其有效减小了电路尺寸，在降低加工成本与减小传输路径损耗方面也具有明显优势。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明上腔体结构示意图。
图3为本发明下腔体结构示意图。
图4为本发明双探针平面微带电路示意图。
图5为本发明下腔体装配平面微带电路示意图。
图6为本发明仿真实例结果示意图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-金属上腔体、2-金属下腔体、3-平面微带电路、4-矩形波导腔、5-微带电路屏蔽腔、6-介质基片、7-金属导带、11-上腔体微带电路屏蔽腔槽、12-上腔体矩形波导腔槽、21-下腔体微带电路屏蔽腔槽、22-下腔体矩形波导腔槽。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1-5所示，本发明提供的一分多波导转微带毫米波功分器，结构简单、设计科学合理，使用方便，可有效减小功分电路整体尺寸，利于实现器件和设备的小型化。本发明包括金属下腔体2、与所述金属下腔体2相匹配并盖接于所述金属下腔体2上的金属上腔体1、以及作为毫米波功分器的信号输出导行系统的平面微带电路3，所述金属下腔体2的顶面纵向等距开设有两条以上下腔体微带电路屏蔽腔槽21，所述金属下腔体2的顶面横向开设有一条下腔体矩形波导腔槽22，所述金属上腔体1的底面纵向等距开设有数量与所述下腔体微带电路屏蔽腔槽21的数量相同并分别与所有所述下腔体微带电路屏蔽腔槽21形成一一对应的上腔体微带电路屏蔽腔槽11，所述金属上腔体1的底面横向开设有与所述下腔体矩形波导腔槽22相对应的上腔体矩形波导腔槽12，所述金属上腔体1的底面和所述金属下腔体2的顶面相闭合，同时，每一个所述上腔体微带电路屏蔽腔槽11和相对应所述下腔体微带电路屏蔽腔槽21构成一个微带电路屏蔽腔5，所述上腔体矩形波导腔槽12与所述下腔体矩形波导腔槽22构成作为毫米波功分器的信号输入导行系统的矩形波导腔4。
本发明每一个所述微带电路屏蔽腔5内均固定有一条平面微带电路3，如图5所示，图示的是一分四波导转微带毫米波功分器的金属下腔体2装入微带电路后的示意图，所述平面微带电路3为双探针结构微带电路，所述平面微带电路3的双探针结构由两个单探针结构组成，并且该两个单探针结构以所述矩形波导腔4的窄边中心线为对称线对称分布，所述平面微带电路3包括与所述微带电路屏蔽腔5相匹配的介质基片6、以及设于所述介质基片6上的金属导带7。
本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，可有效减小功分电路整体尺寸，利于实现器件和设备的小型化，充分利用信号输入波导腔尺寸，采用周期性波导转微带双探针结构，使得在实现波导转微带过渡结构的同时实现一分多功率分配功能，达到了小型化的目的。同时由于其有效减小了电路尺寸，在降低加工成本与减小传输路径损耗方面也具有明显优势。
本发明相邻两个所述平面微带电路3的双探针中心线之间的间距为输入信号频率波导波长的二分之一倍，起始所述平面微带电路3的双探针中心线与所述矩形波导腔4的短路面之间的间距为输入信号频率波导波长的四分之一倍。
本发明所述介质基片6采用复合介质、氧化铝陶瓷、石英、蓝宝石、以及Duroid5880中的任意一种材料制成，所述金属导带7采用金属铜制成，所述金属上腔体1和所述金属下腔体2均采用金属铜制成。
为了使本领域技术人员能够更好地理解本发明技术方案，特提供以下仿真实例加以说明。
本仿真实例采用一分四波导转微带毫米波功分器进行试验，其仿真实例结果如图6所示，四个信号输出端口相对信号输入端口的插入损耗典型值为7.5dB，且在W波段全频带内幅度一致性较好，满足毫米波功分器的应用需求，达到本发明的目的。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：包括金属下腔体(2)、与所述金属下腔体(2)相匹配并盖接于所述金属下腔体(2)上的金属上腔体(1)、以及作为毫米波功分器的信号输出导行系统的平面微带电路(3)，所述金属下腔体(2)的顶面纵向等距开设有两条以上下腔体微带电路屏蔽腔槽(21)，所述金属下腔体(2)的顶面横向开设有一条下腔体矩形波导腔槽(22)，所述金属上腔体(1)的底面纵向等距开设有数量与所述下腔体微带电路屏蔽腔槽(21)的数量相同并分别与所有所述下腔体微带电路屏蔽腔槽(21)形成一一对应的上腔体微带电路屏蔽腔槽(11)，所述金属上腔体(1)的底面横向开设有与所述下腔体矩形波导腔槽(22)相对应的上腔体矩形波导腔槽(12)，所述金属上腔体(1)的底面和所述金属下腔体(2)的顶面相闭合，同时，每一个所述上腔体微带电路屏蔽腔槽(11)和相对应所述下腔体微带电路屏蔽腔槽(21)构成一个微带电路屏蔽腔(5)，所述上腔体矩形波导腔槽(12)与所述下腔体矩形波导腔槽(22)构成作为毫米波功分器的信号输入导行系统的矩形波导腔(4)，每一个所述微带电路屏蔽腔(5)内均固定有一条平面微带电路(3)。
2.根据权利要求1所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：所述平面微带电路(3)包括与所述微带电路屏蔽腔(5)相匹配的介质基片(6)、以及设于所述介质基片(6)上的金属导带(7)。
3.根据权利要求2所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：所述平面微带电路(3)为双探针结构微带电路。
4.根据权利要求3所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：相邻两个所述平面微带电路(3)的双探针中心线之间的间距为输入信号频率波导波长的二分之一倍。
5.根据权利要求4所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：起始所述平面微带电路(3)的双探针中心线与所述矩形波导腔(4)的短路面之间的间距为输入信号频率波导波长的四分之一倍。
6.根据权利要求5所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：所述介质基片(6)采用复合介质、氧化铝陶瓷、石英、蓝宝石、以及Duroid 5880中的任意一种材料制成。
7.根据权利要求6所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：所述金属导带(7)采用金属铜制成。
8.根据权利要求7所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：所述金属上腔体(1)和所述金属下腔体(2)均采用金属铜制成。
9.根据权利要求3-8任意一项所述的一分多波导转微带毫米波功分器，其特征在于：所述平面微带电路(3)的双探针结构由两个单探针结构组成，并且该两个单探针结构以所述矩形波导腔(4)的窄边中心线为对称线对称分布。
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