CN110854497A - 一种p、l双波段超宽带空气带状线功分网络 - Google Patents

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杜鸣晓
王晓平
孙斌
杨武韬
高继军
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    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

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Abstract

本发明涉及雷达天馈线技术领域，特别涉及一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络。本发明的第一节电阻位于第一节带状线和第二节带状线交接处，第二节电阻位于第二节带状线和第三节带状线交接处，第三节电阻位于第三节带状线和输出带状线交接处，第一N型连接器位于第一节带状线输入端处，第二N型连接器于第三节带状线输出端左方，第三N型连接器位于第三节带状线输出端右方，第一节电阻、第二节电阻和第三节电阻的电阻值越来越大。本发明解决现有功分网络相对带宽较窄、功率容易不够的问题。

Description

一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络
技术领域
本发明涉及雷达天馈线技术领域，特别涉及一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，适用于超宽带雷达天馈线系统。
背景技术
在通信设备中，功分网络有着非常广泛的应用，例如在相控阵雷达系统中，要将发射机功率分配到各个发射单元中去。实际中常需要将某一输出功率按一定的比例分配到各分支电路中，在通信设备中应用较多。
常用的功分器主要有三种，同轴腔体功分器、微带功分器和带状线功分器。其中微带功分器的优点是体积小、隔离度大，但同时也存在功率容量小、插入损耗大的缺点。同轴腔体功分器的优点是功率容量大、插入损耗小，其缺点是体积大、隔离度小。因此在对功率容量与隔离度都有要求的情况下同轴腔体功分器与微带线功分器就难以满足要求。而空气带状线功分器则可以同时满足较大的功率容量与隔离度。
而常用的带状线功分网络相对带宽一般为12％到15％，带宽较窄，根据理论研究带线节数越多，相对带宽就越大，但是相应的结构就越复杂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，相对带宽达到115％，通过对各级带线宽度及电阻的计算，并且对结构尺寸进行了合理的设计，解决现有功分网络相对带宽较窄、功率容易不够的问题。
本发明的技术方案是：一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，包括第一节带状线、第二节带状线、第三节带状线、下壳体、上盖板、第一节电阻、第二节电阻和第三节电阻、第一N型连接器、第二N型连接器、第三N型连接器，第一节带状线、第二节带状线和第三节带状线依次连接而成，第一节带状线、第二节带状线和第三节带状线对称设置在下壳体上，其特征在于：第一节电阻位于第一节带状线和第二节带状线交接处，第二节电阻位于第二节带状线和第三节带状线交接处，第三节电阻位于第三节带状线和输出带状线交接处，第一N型连接器位于第一节带状线输入端处，第二N型连接器于第三节带状线输出端左方，第三N型连接器位于第三节带状线输出端右方，第一节电阻、第二节电阻和第三节电阻的电阻值越来越大。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第一节带状线为方形金属铜条，宽度1.54mm～2.54mm，长58mm～98mm，厚1mm～3mm。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第二节带状线为方形金属铜条，宽度3mm～4mm，长58mm～98mm，厚1mm～3mm。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第三节带状线为方形金属铜条，宽度4.8mm～5.8mm，长58mm～98mm，厚1mm～3mm。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第一节电阻为高功率电阻，宽度1mm～4mm，长6mm～10mm，阻值为50到150欧姆。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第二节电阻为高功率电阻，宽度1mm～4mm，长6mm～10mm，阻值为170到270欧姆。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第一节电阻为高功率电阻，宽度1mm～4mm，长6mm～10mm，阻值为380到480欧姆。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：第一节电阻阻值为100欧姆，第二节电阻阻值为220欧姆，第三节电阻阻值为430欧姆。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：还包括上盖板，上盖板位于下壳体的上方。
根据如上所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：下壳体和上盖板为厚度1mm～4mm，边长80mm～130mm的铝板。
本发明的有益效果是：一是功分网络频带宽、损耗低、隔离度大，达到常规的功分网络相对带宽的5倍以上。二是空气带状线功分网络重量更轻，成本较低，可以满足更高的功率要求，即可在大功率情况下正常工作。三是输入端口电压驻波比均小于1.3，输出端口电压驻波比小于1.2，能应用于P、L波段二维相控阵雷达的天馈线系统。四是本发明采用三节带线匹配设计，相对带宽达到115％，既提高了相对带宽，又避免了结构过于复杂。
附图说明
图1为本发明功分网络的第一节带状线结构示意图；
图2为本发明功分网络的第二节带状线结构示意图；
图3为本发明功分网络的第三节带状线结构示意图；
图4为本发明功分网络下壳体结构示意图；
图5为本发明功分网络的俯视图；
图6为本发明功分网络的输入端口电压驻波比；
图7为本发明功分网络的输出端口电压驻波比；
图8为本发明功分网络的输出端口幅度值；
图9、图10分别为本发明功分网络的两个输出端口相位值；
图11为本发明功分网络的端口间的隔离度。
附图标记说明：第一节带状线1、第二节带状线2、第三节带状线3、下壳体4、上盖板5、第一节电阻6、第二节电阻7、第三节电阻8、第一N型连接器9、第二N型连接器10、第三N型连接器11。
具体实施方式
名词解释：高功率电阻指功率大于等于10W。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的超宽带空气带状线功分网络频段为P、L波段。如图1至图7所示，本发明的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络包括第一节带状线1、第二节带状线2、第三节带状线3、下壳体4、上盖板5、第一节电阻6、第二节电阻7和第三节电阻8、第一N型连接器9、第二N型连接器10、第三N型连接器11。第一节带状线1、第二节带状线2和第三节带状线3依次连接而成，中间不间断，第一节带状线1、第二节带状线2和第三节带状线3对称设置在下壳体4上。第一节电阻6位于第一节带状线1和第二节带状线2交接处，第二节电阻7位于第二节带状线2和第三节带状线3交接处，第三节电阻8位于第三节带状线3和输出带状线交接处，这样当第一节带状线1、第二节带状线2和第三节带状线3依次连接后，在每个带状线中部狭窄区域都对应设置电阻。第一N型连接器9位于第一节带状线输入端处，第二N型连接器10于第三节带状线输出端左方，第三N型连接器11位于第三节带状线输出端右方，上盖板5位于下壳体4的上方。
本发明的空气介质带状线可以大幅度降低功分网络的损耗(见附图8，损耗小于0.2dB)。相位差小于0.3°(见附图9)，隔离度大于19dB(见附图10)，本发明功分网络采用3节带状线设计，为了最大程度的消除反射端口之间的回波干扰，每节带状线采用不同阻值的电阻，且电阻值越来越大，这样功分网络通过增加隔离电阻和特性阻抗来扩展工作频带，通常选择的枝节数越多，功分网络的带宽就越宽，但相应的整个功分网络的结构也就越复杂、尺寸也会比较大，传输的损耗也会增大。所以选择合理的节数是非常关键的，本发明采用三节带状线设计，既保证了相对带宽也避免了结构过于复杂。
本发明的第一节带状线1为方形金属铜条，宽度1.54mm～2.54mm，优选2.04mm，长58mm～98m，优选78mm，厚1mm～3mm，优选2mm，第一节带状线1正面如附图1所示。
本发明的第二节带状线2为方形金属铜条，宽度3mm～4mm，优选3.5mm，长58mm～98m，优选78mm，厚1mm～3mm，优选2mm，第二节带状线2正面如附图2所示。
本发明的第三节带状线3为方形金属铜条，宽度4.8mm～5.8mm，优选5.31mm，长58mm～98m，优选78mm，厚1mm～3mm，优选2mm，第三节带状线3正面如附图3所示。
本发明的第一节电阻6为高功率电阻，宽度1mm～4mm，优选2.5mm，长6mm～10mm，优选8mm，阻值为50到150欧姆，优选100欧姆。第一节电阻4正面如附图4所示。
本发明的第二节电阻7为高功率电阻，宽度1mm～4mm，优选2.5mm，长6mm～10mm，优选8mm，阻值为170到270欧姆，优选220欧姆。第二节电阻5正面如附图5所示。
本发明的第三节电阻8为高功率电阻，宽度1mm～4mm，优选2.5mm，长6mm～10mm，优选8mm，阻值为380到480欧姆，优选430欧姆。第三节电阻6正面如附图6所示。
本发明的下壳体4和上盖板5为厚度1mm～4mm，边长80mm～130mm的铝板。
本发明的三节隔离电阻结构相同，但每节电阻阻值各不相同，通过优化设计获得三节电阻的最优值，使在较宽的带宽内发射回波达到最小，同时每节带线阻值通过优化得到阻抗，通过阻抗可计算出带线宽度，从而得到三节不同宽度的带线，使匹配达到最优化。这种功分网络设计简单、稳定、易实现，可承受功率容量(大于500w)大且损耗低。

Claims (10)

1.一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，包括第一节带状线、第二节带状线、第三节带状线、下壳体、上盖板、第一节电阻、第二节电阻和第三节电阻、第一N型连接器、第二N型连接器、第三N型连接器，第一节带状线、第二节带状线和第三节带状线依次连接而成，第一节带状线、第二节带状线和第三节带状线对称设置在下壳体上，其特征在于：第一节电阻位于第一节带状线和第二节带状线交接处，第二节电阻位于第二节带状线和第三节带状线交接处，第三节电阻位于第三节带状线和输出带状线交接处，第一N型连接器位于第一节带状线输入端处，第二N型连接器于第三节带状线输出端左方，第三N型连接器位于第三节带状线输出端右方，第一节电阻、第二节电阻和第三节电阻的电阻值越来越大。
2.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：第一节电阻阻值为100欧姆，第二节电阻阻值为220欧姆，第三节电阻阻值为430欧姆。
3.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第一节带状线为方形金属铜条，宽度1.54mm～2.54mm，长58mm～98mm，厚1mm～3mm。
4.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第二节带状线为方形金属铜条，宽度3mm～4mm，长58mm～98mm，厚1mm～3mm。
5.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第三节带状线为方形金属铜条，宽度4.8mm～5.8mm，长58mm～98mm，厚1mm～3mm。
6.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第一节电阻为高功率电阻，宽度1mm～4mm，长6mm～10mm，阻值为50到150欧姆。
7.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第二节电阻为高功率电阻，宽度1mm～4mm，长6mm～10mm，阻值为170到270欧姆。
8.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：所述的第一节电阻为高功率电阻，宽度1mm～4mm，长6mm～10mm，阻值为380到480欧姆。
9.根据权利要求1所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：还包括上盖板，上盖板位于下壳体的上方。
10.根据权利要求9所述的一种P、L双波段超宽带空气带状线功分网络，其特征在于：下壳体和上盖板为厚度1mm～4mm，边长80mm～130mm的铝板。
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