CN110247141A - 毫米波波导三工器 - Google Patents

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CN110247141A CN201910506688.3A CN201910506688A CN110247141A CN 110247141 A CN110247141 A CN 110247141A CN 201910506688 A CN201910506688 A CN 201910506688A CN 110247141 A CN110247141 A CN 110247141A
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张洪林
陈董
高德彭
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Nanjing Post and Telecommunication University
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Abstract

本发明公开了一种毫米波波导三工器，包括波导二路等功分器，所述波导二路等功分器的两个输出端分别连接波导二路不等功分器，两个波导二路不等功分器的其中一个输出端合成一个输出端，实现三路波导输出，所述三路波导输出端连接腔体滤波器。所述波导二路等功分器和两个波导二路不等功分器的共工端设置有三角形凸起。滤波器内间隔设置有金属膜片。本发明结构简单，提高了多工器通道间的隔离度，增加了工作带宽。

Description

毫米波波导三工器
技术领域
本发明涉及一种多工器，具体涉及一种毫米波波导三工器。
背景技术
多工器经常被应用于通信系统中，它主要的作用就是对信号进行选频与滤波。在频谱资源日益紧张和电磁环境日益复杂的今天，多工器由于能实现滤波和选频功能，而被广泛用于微波通信，雷达，卫星，电子对抗等系统中。
多工器的主要原理就是利用多个滤波器按频段分离出信号中的多个窄带子信号以便后续处理，以降低后续微波器件的宽带性能要求，以实现“稀释”信号的功能。滤波器和多工器是部分和整体的关系，滤波器是多工器设计的基础，多工器是多个滤波器的组合。由于多工器中多个通道之间的相互干扰，因此多工器的设计面临设许多问题和挑战。高性能的多工器能有效提高信号处理的质量，比如高选择性能有效抑制干扰信号；高隔离度能保证临近信道同时工作时互不影响；低插损则能有效提高接收机的灵敏度。
传统多工器的实现方式有混合电桥型、定向滤波器型、环形器耦合器型、星形结型等。前三种多工器存在重量重、体积大以及不易集成等缺点。星形结构的多工器一般为平面结构，虽然通道数受限，但是其结构简单，带内插损可以做到相对较小，且容易实现小型化，但是此类多工器的通道间干扰较严重，后期优化调试都比较困难。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种毫米波波导三工器，解决现有多工器通道间干扰严重，后期调试困难的问题。
技术方案：本发明所述的毫米波波导三工器，包括波导二路等功分器，所述波导二路等功分器的两个输出端分别连接波导二路不等功分器，两个波导二路不等功分器的其中一个输出端合成一个输出端，实现三路波导输出，所述波导三路波导输出端连接腔体滤波器，所述波导二路等功分器和两个波导二路不等功分器的共工端设置有三角形凸起调谐结构，腔体滤波器内间隔设置有金属膜片。
为减少设计参数的自由度，简化了设计的复杂度，方便拆卸，所述金属膜片分上下两排对称设置在腔体滤波器内。
其中，所述波导二路等功分器输出端的功率分配比为1:1。
所述波导二路不等功分器输出端的功率分配比为2:1。
所述波导二路等功分器和波导二路不等功分器均为E-T结构的波导功分器。
有益效果：本发明采用两级波导功分器级联实现功分网络，其中第一级为等功率分配，第二级为不等功率分配，第二级的两个不等功率分配器其中一路合成输出，三路功分器得以实现，同时在两级功分器的共工端采用三角形凸起调谐的方式进行宽带匹配及功率分配调谐，这样减小了毫米波波导三工器的体积，使结构更加紧凑，提高工作频带，使三工器的输出功率水平灵活可控加工安装方便，插损小，带宽宽，便于实现。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明S参数仿真图，其中a为回波损耗S11仿真图，b为第一滤波器的S21仿真图，c为第二滤波器的S31仿真图，d为第三滤波器的S41仿真图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1所示，毫米波波导三工器，包括波导二等功率功分器1，波导二路等功率功分器1的两个输出端分别连接波导二路不等功分器2，波导二路等功率功分器1将信号一分为二，再在两个输出端添加分配比为2:1的波导二路不等功分器2，将其中两个分配率为1的端口合成形成一个端口，形成三路波导输出，三路波导输出端连接腔体滤波器，分别为第一腔体滤波器4、第二腔体滤波器5和第三腔体滤波器6，三个腔体滤波器内间隔设置有金属膜片7，金属膜片7分上下两排对称设置在腔体滤波器内，上下两排对称结构的设计，减少了设计参数的自由度，简化了设计的复杂度。另外，对称的金属膜片可以独立，便于三工器安装和拆卸。波导二路等功分器和两个波导二路不等功分器的共工端均设置有三角形凸起调谐结构3，在三工器中起到阻抗匹配作用，可提高功分器的工作带宽，并且可以调谐功分器的功率分配比。波导二路不等功分器2为E-T结构的波导二路功分器。
其中，波导二路等功分器1输出端的功率分配比为1:1，波导二路等功率功分器1输出端分别接两个波导二路不等功分器2，这样形成了四个输出端口。波导二路不等功分器的功率分配比为2:1，两个波导二路不等功分器2的功率比为1的端口合成为一个输出端，最终实现三个输出端口，三个输出端口与腔体滤波器连接。三角形凸起调谐结构3宽度为6.27mm，高度为3.08mm，2:1功率分配比二路功分器的三角形凸起宽度为6.07mm，高度为3.00mm，尖顶偏离对称线的距离为0.88mm。波导三路功分器的四个端口均采用四分之一波长波导连接，且截面尺寸长边7.12mm，短边3.56mm，腔体耦合滤波器长度为48.00mm，其中金属膜片的厚度为0.66mm，窄边上下对称的两个金属膜片之间的间隙分别为Y1mm，Y2mm，Y3mm，Y4mm，窄边上的金属膜片对离中间一对金属膜片的距离分别为N1mm，N2mm，N3mm。具体数值如表1和表2所示。
表1窄边上下对称的两个金属膜片之间的间隙
表2窄边上的金属膜片对离中间一对金属膜片的距离
图2给出了本发明S参数仿真图，从图中可以看出通道1(滤波器1)中心频率35.75GHz，带宽0.5GHz，回波损耗大于15dB，内插损小于0.8dB，道2(滤波器2)中心频率37GHz，带宽0.5GHz，回波损耗大于15dB，内插损小于0.8dB，通道3(滤波器3)中心频率38.25GHz，带宽0.5GHz，回波损耗大于15dB，内插损小于0.8dB，实验表明该三工器频率响应良好。

Claims (5)

1.一种毫米波波导三工器，其特征在于，包括波导二路等功分器(1)，所述波导二路等功分器(1)的两个输出端分别连接波导二路不等功分器(2)，两个波导二路不等功分器(2)的其中一个输出端合成一个输出端，实现三路波导输出，三路波导波输出端均连接腔体滤波器，所述波导二路等功分器(1)和两个波导二路不等功分器(2)的共工端均设置有三角形凸起调谐结构(3)，腔体滤波器内间隔设置有金属膜片(7)。
2.根据权利要求1所述的毫米波波导三工器，其特征在于，所述腔体滤波器内间隔设置有金属膜片(7)，所述金属膜片(7)分上下两排对称设置在腔体滤波器内。
3.根据权利要求1所述的毫米波波导三工器，其特征在于，所述波导二路等功分器(1)输出端的功率分配比为1:1。
4.根据权利要求1所述的毫米波波导三工器，其特征在于，所述波导二路不等功分器(2)输出端的功率分配比为2:1。
5.根据权利要求1所述的毫米波波导三工器，其特征在于，所述波导二路等功分器(1)和波导二路不等功分器(2)均为E-T结构的波导功分器。
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