CN110620286A - 一种平面波导弱耦合功分器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平面波导弱耦合功分器，包括主波导、分支波导、波导法兰、耦合孔和扼流槽，主波导和分支波导采用一体加工方式，主波导的宽边与分支波导的窄边连接，共用同一波导壁，在共公波导壁上开耦合孔实现微波信号耦合传输。简化有源通道校准链路，解决由于校准链路中包括色散器件导致接收信号动态范围较大的问题，使之不仅具有频扫天线的优点，保证有源通道校准效果，提高雷达工作性能，可以在工程实践中被大量推广应用。

Description

一种平面波导弱耦合功分器

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种平面波导弱耦合功分器，主要应用于平面波导相频扫天线系统，也可适用于要求射频信号垂直传输的微波系统。

背景技术

相频扫天线是两维电子扫描天线系统，是一维相控扫描和一维频率扫描的合称。相控扫描是通过改变天线阵列中移相器的相位实现波束扫描，频率扫描是通过更改雷达信号频率来实现天线单元间“阵内相位”的改变使波束指向发生变化的一种电气扫描方式。电子扫描天线由于其实现方便、成本低、波束转换速度快，至今作为雷达天线系统大量使用。

有源相频扫天线系统已成为相频扫天线系统发展的一个重要方向，在相控扫描维每个天线单元后面接一个有源收发组件，替代传统的集中式发射机，可以实现微波信号的大功率发射，并提高系统可靠性，同时可以进行数字DBF处理，实现接收波束灵活处理。

有源天线由于系统中有源器件的温度特性，天线系统必须在一定时间间隔后进行有源通道校准。传统相频扫天线系统是通过在波导线阵负载端连接校准功分器的方法实现有源通道校准，由于在校准链路中的波导线阵和衰减器的色散特性，导致在雷达工作频带内信号动态范围较大，使得接收信号的准确性变差，影响校准效果和雷达工作性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种可以放置在波导线阵馈电端的平面波导弱耦合功分器。

技术方案

一种平面波导弱耦合功分器，其特征在于包括主波导、分支波导、波导法兰、耦合孔及扼流槽，所述的主波导和分支波导采用一体加工方式，主波导的宽边与分支波导的窄边连接，共用同一波导壁，在共公波导壁的中心开耦合孔实现微波信号耦合传输，耦合孔的数量与分支波导数量相同；在主波导两端加工波导法兰，一端连接发射/接收机，另一端连接负载实现匹配；在分支波导两端加工波导法兰，一端连接波导线阵，另一端连接波导激励头；扼流槽加工在主波导窄边腔体壁上，长度与主波导长度一样，深度为1/4空间波长。

所述的主波导的腔体尺寸为BJ100标准波导。

所述的主波导的腔体尺寸为BJ120标准波导。

有益效果

本发明提出的一种平面波导弱耦合功分器，简化有源通道校准链路，解决由于校准链路中包括色散器件导致接收信号动态范围较大的问题，使之不仅具有频扫天线的优点，保证有源通道校准效果，提高雷达工作性能，可以在工程实践中被大量推广应用。特点如下：

1、平面化的波导结构，能够嵌入天线波导阵面中，便于与波导线阵和波导激励头的连接。

2、采用孔耦合的方式实现主波导和分支波导之间的信号分配，保证各分支口信号幅度的一致性，去除色散影响。弱耦合使得分支波导对主波导的影响很小，有益于主波导的匹配传输。

3、通过分层一体化加工方式，降低了加工难度，保证波导腔体尺寸精度，降低了制作成本。本发明可以非常容易地集成在波导相频扫天线系统当中，可以工作在C、X、Ku、Ka频段，安装调试方便。

附图说明

图1表示本发明实施例的平面波导弱耦合功分器的外形结构图

图2表示本发明实施例的打开波导盖的俯视图

图3表示本发明实施例的侧视图

图4表示本发明实施例的正视图

图5表示本发明实施例的实测各分支口低频的幅度分布

图6表示本发明实施例的实测各分支口中频的幅度分布

图7表示本发明实施例的实测各分支口高频的幅度分布

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明采用分层波导结构设计功分器，通过对波导进行分层，结合耦合孔、波导法兰构成平面波导弱耦合功分器，实现微波信号分配功能。平面波导弱耦合功分器的组成结构包括：主波导、分支波导、波导法兰、耦合孔和扼流槽。所述的主波导和分支波导采用一体加工方式，主波导的宽边与分支波导的窄边连接，共用同一波导壁，在共公波导壁上开耦合孔实现微波信号耦合传输。

本发明的主波导采用开盖加工方式，用螺钉将波导盖固定在波导腔体上，根据主波导长度决定波导盖厚度以保证强度。主波导实现微波信号的传输，在两端加工波导法兰，一端与发射/接收机连接，另一端连接负载实现匹配。为了避免波导开盖加工后微波信号的泄露，在波导腔体上加工扼流槽。

本发明的分支波导采用分层一体加工方式，分支波导尺寸与需要连接的波导线阵的波导尺寸一样。考虑波导分层对电磁波影响最小，沿波导宽边中线将分支波导组合一分为二，分为上下两部分，分别加工1/2波导腔体，用螺钉将上下1/2波导腔体连接在一起组成分支波导组合。在分支波导两端加工波导法兰，一端连接波导线阵，另一端连接波导激励头。

本发明的耦合孔用于主波导和分支波导微波信号的耦合传输，开在分支波导和主波导重叠位置的中心。耦合孔的数量与分支波导数量相同，大小由要求的耦合度决定。考虑为微波信号弱耦合传输，耦合孔采用相同尺寸加工。

本发明的扼流槽加工在主波导窄边腔体壁上，长度与主波导长度一样，深度为1/4空间波长，宽度由结构尺寸决定。

如图1和图2所示，本发明的平面波导弱耦合功分器的结构包括：主波导1、分支波导2、波导法兰3、耦合孔4及扼流槽5。

图1中，在主波导1两端和分支波导2两端加工有波导法兰3，主波导1的波导法兰3用于连接激励信号和负载，分支波导2的波导法兰连接波导线阵和激励头。

如图2所示为打开主波导盖后的俯视图，主波导腔体6为一体加工成形，实现微波信号的传输。在与主波导盖7相对的波导壁上开有耦合孔4，耦合孔4的大小由耦合度决定，将主波导1中传输的微波信号向分支波导2中耦合传输。

如图3所示为平面波导弱耦合功分器的侧视图，主波导1由主波导腔体6和波导盖7组成，分支波导2分为上部分8和下部分9，在主波导1的窄边壁上开有扼流槽5，避免在主波导1中传输的微波信号的泄露。

如图4所示为平面波导弱耦合功分器的正视图，在分支波导上部分8和下部分9分别加工1/2波导腔体，全并后形成分支波导2，在端头加工有波导法兰3，便于与其它部件连接。

本发明的实施例在X波段实现以上介绍的平面波导弱耦合功分器，主波导腔体尺寸为BJ100标准波导，分支波导腔体尺寸为BJ120标准波导，耦合度按-55dB设计，其低频、中频、高频各分支口幅度分布测试结果如图5、图6和图7所示。

从测试结果可以看出，在X波段平面波导弱耦合功分器各分支口幅度分布在整个频带内范围为-53.98dB～-56.08dB,幅度误差为±1.05dB，可以满足相频扫天线有源通道校准的要求，从而实现通道校准的准确性，保证雷达性能。

Claims (3)

1.一种平面波导弱耦合功分器，其特征在于包括主波导(1)、分支波导(2)、波导法兰(3)、耦合孔(4)及扼流槽(5)，所述的主波导(1)和分支波导(2)采用一体加工方式，主波导(1)的宽边与分支波导(2)的窄边连接，共用同一波导壁，在共公波导壁的中心开耦合孔(4)实现微波信号耦合传输，耦合孔(4)的数量与分支波导(2)数量相同；在主波导(1)两端加工波导法兰(3)，一端连接发射/接收机，另一端连接负载实现匹配；在分支波导(2)两端加工波导法兰，一端连接波导线阵，另一端连接波导激励头；扼流槽(5)加工在主波导(1)窄边腔体壁上，长度与主波导(1)长度一样，深度为1/4空间波长。

2.根据权利要求1所述的一种平面波导弱耦合功分器，其特征在于所述的主波导(1)的腔体尺寸为BJ100标准波导。

3.根据权利要求1所述的一种平面波导弱耦合功分器，其特征在于所述的主波导(1)的腔体尺寸为BJ120标准波导。