CN109066036A - 一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器，包括一根输入传输线，和四根输出传输线,电磁波通道、金属脊等。所述输入传输线为矩形波导;在所述输入传输线和输出传输线之间设置有至少两根波导和位于所述波导中的至少四根沿Z方向的金属脊组件C；所述每一根金属脊组件C包括至少两个沿Z方向相互连通的金属脊C；所述每一根金属脊组件C中的每一个金属脊C只在同一个方向与所在的波导的内壁连接;所述输出传输线为微带线。本发明的突出特点是在很短的距离，可以实现一根传输线到四根传输线的紧凑宽带匹配。本发明主要用于微波、毫米波和太赫兹波段的各种通信和雷达系统中。

Description

一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器

技术领域

本发明涉及一种功率分配器。具体地说，是涉及一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器。

背景技术

在各种电磁波系统中，信号的分配和合路电路使用广泛。已有的一分四功分器电路结构复杂、或者体积大，或者带宽较窄。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器，与现有技术相比，体积更小、结构更简单、加工更方便、工作频率宽。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器，包括一根输入传输线， 和四根输出传输线， 所述输入传输线和输出传输线的轴线沿Z方向；所有所述输出传输线在Z轴上的位置相同。

所述输入传输线可以为各种传输线，包括但不局限于方波导、双脊波导、矩形波导。

所述输出传输线可以为各种传输线，包括但不局限于方波导、同轴线、微带线、矩形波导、单脊波导。

为了方便将该功分器用于固态放大器功率合成，考虑到固态功放的输入输出为微带，所述输出传输线为微带为较佳的设计。同时，所述输入传输线为矩形波导。

为了实现宽带紧凑的匹配转接，在所述输入传输线和输出传输线之间设置有至少一条电磁波通道，所述电磁波通道通过其一个端面与输入传输线，或者输出传输线， 或者另一条电磁波通道连通；多于一根的电磁波通道沿Z轴相邻并连通。

所述四路功分器可以由两种实现形式。第一种，在所述输入传输线和四根输出传输线之间设置有至少两根波导和位于所述波导中的至少四根沿Z方向的金属脊组件C。其中，每一根波导中设置有两根沿Z方向的金属脊组件C。

第二种，在所述输入传输线和输出传输线之间设置有四根波导和位于所述每一根波导中的一根沿Z方向的金属脊组件C。

以上所述每一根金属脊组件C包括至少两个沿Z方向相互连通的金属脊C；所述每一根金属脊组件C中的每一个金属脊C只在同一个方向与所在的波导的内壁连接。

为了改善匹配和带宽，在所述输入传输线和输出传输线之间设置有至少两根沿Z方向的金属脊组件D；所述每一根金属脊组件D包括一个或至少两个沿Z方向相互连通的金属脊D；所述在Z方向最远端的那一个金属脊D在两个相对的方向上与所在的波导的内壁连接。

以上各项所述电磁波通道至少包括一条支路， 该支路由至少3个沿Y方向连通的通孔构成。

为了方便建模和优化，至少一个所述通孔的横截面形状为矩形。

所述各矩形通孔在X方向通过其相邻边连通。

所述电磁波通道至少包括一条支路， 该支路由3个沿Y方向连通的通孔构成；沿Y方向，各通孔的最大宽度依次减小，然后增大。

或者该支路由5个沿Y方向连通的通孔构成；沿Y方向，各通孔的最大宽度依次增大、减小、增大、减小。

或者该支路由7个沿Y方向连通的通孔构成；沿Y方向，各通孔的最大宽度依次增大、减小、减小、增大、增大、减小。

或者该支路由9个沿Y方向连通的通孔构成；沿Y方向，各通孔的最大宽度依次增大、增大、减小、减小、增大、增大、减小、减小。

有时候所述至少一条支路沿Z轴旋转一定角度。

关于电磁波通道，可以具有以下属性：

所述电磁波通道包括三条支路，其横截面形状为“X”形。

所述电磁波通道左右镜像对称。

所述电磁波通道上下镜像对称。

所述电磁波通道左右镜像对称，同时上下镜像对称。

较佳的设计，至少一个所述通孔的横截面形状为矩形。

同时，所述各矩形通孔在Y方向通过其相邻边连通。

这样构成的电磁波通道，其设计过程在保持其灵活性的基础上，具有很高的建模和优化效率。

本发明采用金属脊、多个矩形或其它形状的通孔连通构成的电磁波通道来实现各种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器或四工器。与已有的类似方案相比, 可以显著提高其建模优化计算效率。这种电磁波电路的体积更小而且工作带宽更宽。该结构可以用于匹配各种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器，包括同轴线、矩形波导、圆波导、加脊的矩形波导或圆波导、SIW（基片集成波导）、微带、带线等。也可以用于匹配紧凑型四工器。

附图说明

图1a为本发明和实施实例1的示意图。

图1b为本发明和实施实例1的示意图。

图1c为本发明和实施实例1的示意图。

图1d为本发明和实施实例1的示意图。

图1e为本发明和实施实例1的示意图。

图2a为本发明的实施实例2的示意图。

图2b为本发明的实施实例2的示意图。

图2c为本发明的实施实例2的示意图。

图2d为本发明的实施实例2的示意图。

图3为本发明的实施实例3的组合示意图。

图4为本发明的一条支路电磁通道示意图。

图5为两条交叉支路构成的电磁波通道示意图。

图6为本发明的两条互不连通的支路构成的电磁波通道示意图。

图7为本发明的两条交叉支路构成的、中空的电磁波通道示意图。

图8为本发明的三条相互交叉的支路构成的电磁波通道示意图。

图9为本发明的由矩形通孔构成的左右和上下都对称的电磁波通道示意图。

图10为本发明的由矩形通孔构成的上下对称的电磁波通道示意图。

附图中标号对应名称：2-输入传输线，22-金属脊A， 3-电磁波通道，31-通孔， 4-输出传输线， 42-金属脊B，43-微带基板，44-微带线，5-波导， 51-金属脊C，61-金属脊D 。

具体实施方式

实施实例1

如图1a~图1e所示。

一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器，包括一根输入传输线2， 和四根输出传输线4， 所述输入传输线2和输出传输线4的轴线沿Z方向。

所述输入传输线2为双脊波导。

所述输出传输线4为微带线。

在所述输入传输线2和输出传输线4之间设置有一条电磁波通道3，所述电磁波通道3通过其一个端面与输入传输线2连通。

所述四路功分器在所述电磁波通道3和输出传输线4之间设置有四根波导5和位于所述每一根波导5中的一根沿Z方向的金属脊组件C。

所述每一根金属脊组件C包括2个沿Z方向相互连通的金属脊C51；所述每一根金属脊组件C中的每一个金属脊C51只在底部与所在的波导5的内壁连接。

这里的各输出微带线与安装在各金属脊C51和其该脊波导的与金属脊C相对的内表面之间。其中微带线的信号线与所述金属脊C51的指向结构外方向的外端面直接相连。

在所述输入传输线2和输出传输线4之间设置有两根沿Z方向的金属脊组件D；所述每一根金属脊组件D包括两个沿Z方向相互连通的金属脊D61；所述在Z方向最远端的那一个金属脊D61在上下两个相对的方向上与所在的波导5的内壁连接。

以上各项所述电磁波通道至少包括一条支路， 该支路由7个沿Y方向连通的通孔31构成。

所有所述通孔31的横截面形状为矩形。

所述各矩形通孔31在X方向通过其相邻边连通。

所述电磁波通道包括一条支路；

或者该支路由7个沿Y方向连通的通孔31构成；沿Y方向，各通孔的最大宽度依次增大、减小、减小、增大、增大、减小。

所述电磁波通道左右镜像对称，同时上下镜像对称。

实施实例2

如图2a~2d所示。

本实施实例与实施实例1相比，主要区别仅在于, 输入传输线为矩形波导，没有设置任何电磁通道3。

实施实例3

如图3所示。

本实施实例是实施实例2类似的实际实现。其中每根金属脊组件C包括4个金属脊C。输入传输线输入端在工作带宽2.35~2.55GHz范围内的反射系数低于-21.5dB。各金属脊组件C的总长度为40毫米。所以， 该基于金属脊的矩形波导四路微带功分器在40毫米的长度内将BJ26波导转变为四个微带传输线，方便与四个固态功放连接构成四路固态功率和合成器。

实施实例4

如图4~10所示，一条或多条的电磁波通道3可以有多种的连接方式进行组合，所以具有非常良好的通用性。

为了描述本发明，还可以举出更多的实施实例。为了实现上述各实施实例，各通孔的形状可能需要根据加工方式加以相应改变。 比如，采用数控铣床加工时，其中的内部棱线需要被导角。倒角的曲率半径为数毫米到0.5毫米。如果采用线切割加工，这些棱线也需要被导圆，只是倒角曲率半径可以小到0.1毫米。原则上，凡是符合本文权利要求的各种实施都属于本发明专利披露的内容。

Claims (6)

1.一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器，其特征在于，包括一根输入传输线（2）， 和四根输出传输线（4）， 所述输入传输线（2）和输出传输线（4）的轴线沿Z方向； 所有所述输出传输线（4）在Z轴上的位置相同; 所述输入传输线（2）为矩形波导; 在所述输入传输线（2）和输出传输线（4）之间设置有至少两根波导（5）和位于所述波导（5）中的至少四根沿Z方向的金属脊组件C；所述每一根金属脊组件C包括至少两个沿Z方向相互连通的金属脊C（51）；所述每一根金属脊组件C中的每一个金属脊C（51）只在同一个方向与所在的波导（5）的内壁连接; 所述输出传输线（4）为微带线。

2.根据权利要求1所述的一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器， 其特征在于，在所述输入传输线（2）和输出传输线（4）之间设置有至少两根波导（5）和位于所述波导（5）中的至少四根沿Z方向的金属脊组件C；所述每一根金属脊组件C包括至少两个沿Z方向相互连通的金属脊C（51）；所述每一根金属脊组件C中的每一个金属脊C（51）只在同一个方向与所在的波导（5）的内壁连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器， 其特征在于，在所述输入传输线（2）和输出传输线（4）之间设置有至少两根沿Z方向的金属脊组件D；所述每一根金属脊组件D包括一个或至少两个沿Z方向相互连通的金属脊D（61）；所述在Z方向最远端的那一个金属脊D（61）在两个相对的方向上与所在的波导（5）的内壁连接。

4.根据权利要求1至3任意一条权利要求所述的一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器， 其特征在于，所述电磁波通道至少包括一条支路， 该支路由至少3个沿Y方向连通的通孔（31）构成。

5.根据权利要求4所述的一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器， 其特征在于，至少一个所述通孔（31）的横截面形状为矩形。

6.根据权利要求5所述的一种基于金属脊的矩形波导四路微带功分器， 其特征在于，所述各矩形通孔（31）在X方向通过其相邻边连通。