CN110247139A - 一种毫米波径向波导三工器 - Google Patents

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张洪林
张宇航
陈董
吴佳棋
黄腾达
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    • H01P1/00—Auxiliary devices
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    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

Abstract

本发明公开了一种毫米波径向波导三工器，包括径向波导三路功分器和腔体耦合滤波器，所述径向波导三路功分器包括同轴接头和与其连接的用于同轴接头和径向波导间阻抗匹配的同轴圆锥渐变结构，所述径向波导功分成三个波导输出端口，分别与三个不同频段的腔体耦合滤波器连接。本发明将径向波导三路功分器和腔体耦合滤波器相结合，采用渐变的同轴‑波导过渡，在保持了径向波导三路功分器高隔离、低损耗的前提下，利用腔体耦合滤波器实现了器件可以同时工作在三个频带上，有效的解决了三工器通道间相互影响大、隔离度差、体积大的问题，可广泛应用于无线移动通信、卫星微波通信、电子对抗中。

Description

一种毫米波径向波导三工器
技术领域
本发明涉及一种波导三工器，尤其涉及一种毫米波径向波导三工器。
背景技术
毫米波的波长介于微波和光波之间，在雷达、无线移动通信、卫星通信等领域有着广泛的应用前景，毫米波器件的研究已经成为一个十分重要的课题。多工器作为毫米波通信系统的重要组成部件，其相关研究具有重要意义。
在通信系统中，多工器主要用于将一个宽带信号划分成多个窄带信号，信道化的频率分配可以灵活应变。反过来，它也可以把多个窄带信号合并为一个宽带信号，以实现多路信号通过一个共用天线传输，多工器又被称为信道器或合路器。由于多工器通道之间的相互干扰，它的设计面临许多问题和挑战。多工器是由三个及其以上的滤波器构成的滤波器组，衡量多工器的性能主要看多工器的通道滤波器是否具有良好的通带选择性、能否有效抑制无用信号的干扰、是否具有高隔离度来保证临近信道同时工作时不会互相干扰、在通道内是否有较低插损等等。
传统的多工器有混合耦合电桥多工器、定向滤波器多工器、环形器耦合多工器、星形结多工器等类型。但这几种多工器都有某些缺点，如混合耦合电桥多工器存在体积大、插入损耗大、路径失真的问题，定向滤波器多工器很难实现大于1％的带宽，环形器耦合多工器的加工成本较高，星形结多工器插入损耗大、只适用于低频段。
传统的功分器使用的是阶跃阻抗过渡，含有较多不连续点，导致宽带匹配效果不理想。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种毫米波径向波导三工器，实现同轴接头和径向波导间较好的阻抗匹配，使带宽变宽，解决三工器的三个工作频段跨度大的问题。
技术方案：本发明的毫米波径向波导三工器包括径向波导三路功分器和腔体耦合滤波器，所述径向波导三路功分器包括同轴接头和与其连接的用于同轴接头和径向波导间阻抗匹配的同轴圆锥渐变结构，所述径向波导功分成三个波导输出端口，分别与三个不同频段的腔体耦合滤波器连接。
优选地，所述三个波导输出端功率分配比为1:1:1。
优选地，所述同轴接头采用同轴探针馈电。
优选地，所述径向波导的三个输出端口等间隔分布在径向波导周边。
优选地，所述径向波导功分后输出的端口为矩形波导结构。
优选地，所述三个腔体耦合滤波器分别为由金属膜片排列组成的第一波导谐振腔、第二波导谐振腔和第三波导谐振腔。
优选地，所述金属膜片的厚度为0.5-1.5mm，所述腔体耦合滤波器的长度为43-46mm。
优选地，所述每两个金属膜片轴对称排列在所述三个腔体耦合滤波器的窄边上，宽边以中心的一对金属膜片为对称轴在所述三个腔体耦合滤波器的长边上间隔排列。
有益效果：本发明与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、圆椎渐变结构过渡比传统的阶跃阻抗过渡减少了不连续点，在保持了径向波导三路功分器高隔离、低损耗的前提下，利用腔体耦合滤波器实现了器件可以同时工作在三个频带上，有效的解决了三工器通道间相互影响大、隔离度差、体积大的问题。2、圆椎渐变结构可直接插入径向波导，降低了设计复杂度，并且便于安装拆卸及调试。3、整体简化了设计，使得体积大大缩小，紧凑的结构更便于使用。4、可广泛应用于无线移动通信、卫星微波通信、电子对抗中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的S参数仿真图，其中(a)为回波损耗S11仿真图，(b)为滤波器1的S21仿真图，(c)为滤波器2的S31仿真图，(d)为滤波器3的S41仿真图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例
如图1所示，其中：1-同轴探针，2-圆锥渐变结构，3-第一波导谐振腔，4-第二波导谐振腔，5-第三波导谐振腔，6-金属膜片。
本发明的毫米波径向波导三工器，包括径向波导三路功分器和腔体耦合滤波器。径向波导三路功分器包括同轴接头1和与其连接的同轴圆锥渐变结构2，其中，圆锥渐变结构2上底面半径0.18mm，下底面半径1.8mm，锥高3.56mm径向波导三路功分器输入端口采用同轴探针1馈电，径向波导的三个输出端口等间隔分布在径向波导周边，径向波导的输出端功率分配比为1:1:1，功率分配后输出的三个端口采用矩形波导口输出。矩形波导滤波器端口尺寸的长边为7.12mm，短边为3.56mm。本实施例有三个腔体耦合滤波器，分别为与矩形波导滤波器的三个端口连接的第一波导谐振腔3、第二波导谐振腔4和第三波导谐振腔5构成。第一波导谐振腔3对应滤波通道1、第二波导谐振腔4对应滤波通道2，第三波导谐振腔5对应滤波通道3。每个腔体耦合滤波器长度分别为48.00mm，其中金属膜片6的厚度为1mm，窄边上的两个金属膜片6对以轴对称的方式分布在腔体耦合滤波器上，宽边以中心的一对金属膜片6为对称轴依次间隔分布在宽边上，并按照与该中心的一对金属膜片6的距离由远及近相邻的间隔依次记为A1，A2，A3，A4，具体数值如表1；从最边缘一对金属膜片起，离中心一对金属膜片的距离分别记为B1，B2，B3，具体数值如表2所示。
表1
表2
图2给出了本发明的毫米波径向波导三工器的S参数仿真图，图2(a)为回波损耗S11仿真图，从图2(b)中可以看出滤波通道1频率在35.5GHz-36GHz带宽内，回波损耗大于15dB,带内插损小于0.8dB；从图2(c)中可以看出滤波通道2频率在36.5GHz-37GHz带宽内，回波损耗大于15dB,带内插损小于0.8dB；从图2(d)中可以看出滤波通道3频率在38GHz-38.5GHz带宽内，带宽0.5GHz，回波损耗大于15dB,带内插损小于0.8dB。实验表明该三工器频率响应良好，具有较高的工程应用价值。

Claims (8)

1.一种毫米波径向波导三工器，其特征在于，包括径向波导三路功分器和腔体耦合滤波器，所述径向波导三路功分器包括同轴接头(1)和与其连接的用于同轴接头(1)和径向波导间阻抗匹配的同轴圆锥渐变结构(2)，所述径向波导功分成三个波导输出端口，分别与三个不同频段的腔体耦合滤波器连接。
2.根据权利要求1所述的毫米波径向波导三工器，其特征在于，所述三个波导输出端功率分配比为1:1:1。
3.根据权利要求1所述的毫米波径向波导三工器，其特征在于，所述同轴接头(1)采用同轴探针馈电。
4.根据权利要求1所述的毫米波径向波导三工器，其特征在于，所述径向波导的三个输出端口等间隔分布在径向波导周边。
5.根据权利要求1所述的毫米波径向波导三工器，其特征在于，所述径向波导功分后输出的端口为矩形波导结构。
6.根据权利要求1所述的毫米波径向波导三工器，其特征在于，所述三个腔体耦合滤波器分别为由金属膜片(6)间隔排列组成的第一波导谐振腔(3)、第二波导谐振腔(4)和第三波导谐振腔(5)。
7.根据权利要求6所述的毫米波径向波导三工器，其特征在于,所述金属膜片(6)的厚度为0.5-1.5mm，所述腔体耦合滤波器的长度为43-46mm。
8.根据权利要求6所述的毫米波径向波导三工器，其特征在于,所述每两个金属膜片(6)轴对称排列在所述三个腔体耦合滤波器的窄边上，宽边以中心的一对金属膜片(6)为对称轴在所述三个腔体耦合滤波器的长边上间隔排列。
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