CN112038743A - 一种脊波导t型接头 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了脊波导T型接头，脊波导T型接头内分布有波导脊柱，脊波导T型接头包括脊波导H面T型节，分别与脊波导H面T型节的两个侧端口相连的转接脊波导，与转接脊波导连接的第一阶梯变换脊波导，与脊波导H面T型节的主端口相连的第二阶梯变换脊波导；第一阶梯变换脊波导和第二阶梯变换脊波导的上表面的宽度和下表面的宽度呈阶梯状，第一阶梯变换脊波导与转接脊波导连接的端口的宽度小于未与转接脊波导连接的端口的宽度，第二阶梯变换脊波导与主端口连接的端口的宽度小于未与主端口连接的端口宽度。脊波导T型接头的三个端口均为阶梯变换的脊波导，阶梯变换的脊波导相当于多级阻抗匹配，进而提升工作带宽，实现3个倍频程以上的工作带宽。
Description
技术领域
本申请涉及微波毫米波技术领域，特别是涉及一种脊波导T型接头。
背景技术
在微波毫米波电路系统中，波导T型接头是一种广泛运用的基础功能结构，广泛应用在功率分配/合成器、双工器、多工器等无源器件中。波导T型接头始于矩形波导H/E面T形接头，现有矩形波导H/E面T形接头通过各种匹配方式可以实现整个主模频带良好的性能，但是随着超宽带高功率系统的需求，矩形波导主模工作频带无法实现超宽带倍频程。
为了增加带宽，相关技术人员通过对脊波导脊宽度进行多级变换以及在T型节两对称输出脊波导壁上与输入脊波导对称中间位置设置匹配膜片的方式，来增加工作带宽，对于双脊波导也只能实现2倍左右的相对带宽，带宽增加的程度并不够。
因此，如何进一步提高波导T型接头的带宽应是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种脊波导T型接头，以提升脊波导T型接头的工作带宽。
为解决上述技术问题，本申请提供一种脊波导T型接头，所述脊波导T型接头内分布有波导脊柱，所述脊波导T型接头包括脊波导H面T型节，分别与所述脊波导H面T型节的两个侧端口相连的转接脊波导，与所述转接脊波导连接的第一阶梯变换脊波导，与所述脊波导H面T型节的主端口相连的第二阶梯变换脊波导；
所述第一阶梯变换脊波导和所述第二阶梯变换脊波导的上表面的宽度和下表面的宽度呈阶梯状，所述第一阶梯变换脊波导与所述转接脊波导连接的端口的宽度小于未与所述转接脊波导连接的端口的宽度，所述第二阶梯变换脊波导与所述主端口连接的端口的宽度小于未与所述主端口连接的端口宽度。
可选的，所述转接脊波导为直角弯脊波导；
所述直角弯脊波导的上表面的边缘和下表面的边缘均呈直角，且位于所述直角弯脊波导中的所述波导脊柱的边缘均呈直角；
所述直角弯脊波导的上表面和下表面的外侧拐角处具有切角，且位于所述直角弯脊波导中的所述波导脊柱的外侧拐角和内侧拐角均具有切角。
可选的，位于所述脊波导H面T型节中的所述波导脊柱包括连接两个所述侧端口的第一波导脊柱，和由所述主端口延伸至所述第一波导脊柱的第二波导脊柱；
所述第一波导脊柱与所述第二波导脊柱相对的外侧面设置有匹配膜片。
可选的，所述第一波导脊柱与所述第二波导脊柱相对的外侧面设置有梯形凹槽。
可选的，所述梯形凹槽的腰线为曲线。
可选的，所述匹配膜片为铜膜片或者铝膜片。
可选的，所述波导脊柱位于所述脊波导T型接头的上表面的内侧和/或下表面的内侧。
可选的，所述脊波导T型接头的波导腔中填充物为空气。
可选的，当所述脊波导T型接头作为合成器时，两个所述第一阶梯变换脊波导未与所述转接脊波导连接的端口为输入端口，所述第二阶梯变换脊波导未与所述主端口连接的端口为输出端口。
可选的，当所述脊波导T型接头作为功分器时，两个所述第一阶梯变换脊波导未与所述转接脊波导连接的端口为输出端口，所述第二阶梯变换脊波导未与所述主端口连接的端口为输入端口。
本申请所提供的脊波导T型接头，所述脊波导T型接头内分布有波导脊柱，所述脊波导T型接头包括脊波导H面T型节，分别与所述脊波导H面T型节的两个侧端口相连的转接脊波导，与所述转接脊波导连接的第一阶梯变换脊波导，与所述脊波导H面T型节的主端口相连的第二阶梯变换脊波导；所述第一阶梯变换脊波导和所述第二阶梯变换脊波导的上表面的宽度和下表面的宽度呈阶梯状，所述第一阶梯变换脊波导与所述转接脊波导连接的端口的宽度小于未与所述转接脊波导连接的端口的宽度，所述第二阶梯变换脊波导与所述主端口连接的端口的宽度小于未与所述主端口连接的端口宽度。
可见，本申请的脊波导T型接头包括脊波导H面T型节、转接脊波导、第一阶梯变换脊波导、第二阶梯变换脊波导，第一阶梯变换脊波导与脊波导H面T型节的侧端口相连，第二阶梯变换脊波导与脊波导H面T型节的主端口相连，第一阶梯变换脊波导和第二阶梯变换脊波导的上表面的宽度和下表面的宽度呈阶梯状，即脊波导T型接头的三个端口均为阶梯变换的脊波导，阶梯变换的脊波导相当于多级阻抗匹配，多级阻抗匹配使得脊波导T型接头的工作带宽得到提升，可以实现3个倍频程以上的工作带宽。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种脊波导T型接头的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种脊波导T型接头的俯视图；
图3为本申请实施例所提供的脊波导H面T型节的俯视图；
图4为本申请实施例所提供的第一阶梯变换脊波导的俯视图；
图5为本申请实施例所提供的第二阶梯变换脊波导的俯视图；
图6为本申请实施例所提供的转接脊波导的结构示意图；
图7为本申请实施例所提供的转接脊波导的俯视图；
图8为本申请实施例所提供的一种脊波导T型接头的回波损耗的仿真结果图；
图9为本申请实施例所提供的一种脊波导T型接头的插入损耗的仿真结果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，现有相关技术中对脊波导脊宽度进行多级变换以及在T型节两对称输出脊波导壁上与输入脊波导对称中间位置设置匹配膜片的方式，来增加工作带宽，对于双脊波导也只能实现2倍左右的相对带宽，带宽增加的程度并不够。
有鉴于此，本申请提供了一种脊波导T型接头，请参考图1和图2，图1为本申请实施例所提供的一种脊波导T型接头的结构示意图，图2为本申请实施例所提供的一种脊波导T型接头的俯视图，所述脊波导T型接头内分布有波导脊柱5，所述脊波导T型接头包括脊波导H面T型节4，分别与所述脊波导H面T型节4的两个侧端口相连的转接脊波导3，与所述转接脊波导3连接的第一阶梯变换脊波导1，与所述脊波导H面T型节4的主端口相连的第二阶梯变换脊波导2；
所述第一阶梯变换脊波导1和所述第二阶梯变换脊波导2的上表面的宽度和下表面的宽度呈阶梯状，所述第一阶梯变换脊波导1与所述转接脊波导3连接的端口的宽度小于未与所述转接脊波导3连接的端口的宽度，所述第二阶梯变换脊波导2与所述主端口连接的端口的宽度小于未与所述主端口连接的端口宽度。
脊波导H面T型节4的俯视图如图3所示，脊波导H面T型节4整体呈T字形，在水平方向的两个端口为侧端口，在垂直方向的端口为主端口。
第一阶梯变换脊波导1的俯视图请参见图4，第一阶梯变换脊波导1的上表面的宽度和下表面的宽度均呈阶梯状，且第一阶梯变换脊波导1与转接脊波导3连接的端口的宽度小于未与转接脊波导3连接的端口的宽度，第一阶梯变换脊波导1未与转接脊波导3连接的端口的尺寸一般为标准脊波导尺寸，例如WRD500、WRD180、WRD650脊波导。
第二阶梯变换脊波导2的俯视图请参见图5，第二阶梯变换脊波导2的上表面的宽度和下表面的宽度均呈阶梯状，且第二阶梯变换脊波导2与主端口连接的端口的宽度小于未与主端口连接的端口宽度，第二阶梯变换脊波导2未与主端口连接的端口的尺寸一般为标准脊波导尺寸，例如WRD500、WRD180、WRD650脊波导。
第一阶梯变换脊波导1侧面垂直于上、下表面，同理第二阶梯变换脊波导2的侧面也垂直于上、下表面。
转接脊波导3的作用是连接脊波导H面T型节4和第一阶梯变换脊波导1，形成脊波导T型接头对应于第一阶梯变换脊波导1端口的信号传输通路。可以理解的是，转接脊波导3的端口尺寸分别与H面T型节、第一阶梯变换脊波导1端口的尺寸对应一致。
可选的，所述脊波导T型接头的波导腔中填充物为空气。
本申请的脊波导T型接头包括脊波导H面T型节4、转接脊波导3、第一阶梯变换脊波导1、第二阶梯变换脊波导2，第一阶梯变换脊波导1与脊波导H面T型节4的侧端口相连，第二阶梯变换脊波导2与脊波导H面T型节4的主端口相连，第一阶梯变换脊波导1和第二阶梯变换脊波导2的上表面的宽度和下表面的宽度呈阶梯状，即脊波导T型接头的三个端口均为阶梯变换的脊波导，阶梯变换的脊波导相当于多级阻抗匹配，多级阻抗匹配使得脊波导T型接头的工作带宽得到提升，可以实现3个倍频程以上的工作带宽。
优选地，所述转接脊波导3为直角弯脊波导；所述直角弯脊波导的上表面的边缘和下表面的边缘均呈直角，且位于所述直角弯脊波导中的所述波导脊柱5的边缘均呈直角；所述直角弯脊波导的上表面和下表面的外侧拐角处具有切角6，且位于所述直角弯脊波导中的所述波导脊柱5的外侧拐角和内侧拐角均具有切角6。转接脊波导3的结构示意图和俯视图分别如图6和图7所示，具有切角6的转接脊波导3可以减小电抗，提高脊波导T型接头的工作带宽，减小回波损耗和插入损耗。同时，将转接脊波导3设置为直角弯脊波导，使得第一阶梯变换脊波导1未与转接脊波导3连接的端口与第二阶梯变换脊波导2未与脊波导H面T型节4连接的端口平行并且方向相反，方便使用。
可选的，在本申请的一个实施例中，两个所述第一阶梯变换脊波导1未与所述转接脊波导3连接的端口为输入端口，所述第二阶梯变换脊波导2未与所述主端口连接的端口为输出端口，此时，脊波导T型接头作为合成器。
可选的，在本申请的另一个实施例中，两个所述第一阶梯变换脊波导1未与所述转接脊波导3连接的端口为输出端口，所述第二阶梯变换脊波导2未与所述主端口连接的端口为输入端口，此时，脊波导T型接头作为功分器。
请参考图3，位于所述脊波导H面T型节4中的所述波导脊柱5包括连接两个所述侧端口的第一波导脊柱5，和由所述主端口延伸至所述第一波导脊柱5的第二波导脊柱5；所述第一波导脊柱5与所述第二波导脊柱5相对的外侧面设置有匹配膜片7，匹配膜片7可以提高脊波导T型节的工作带宽。
需要指出的是，所述匹配膜片7包括但不限于铜膜片或者铝膜片或者其他金属膜片，一般与脊波导T型接头的材料相同。
进一步地，所述第一波导脊柱5与所述第二波导脊柱5相对的外侧面设置有梯形凹槽8，梯形凹槽8可以实现宽带的阻抗匹配，扩展脊波导T型接头工作带宽，减小回波损耗和插入损耗。
需要指出的是，本申请的梯形凹槽8的腰线可以为直线也可以为曲线。优选地，所述梯形凹槽8的腰线为曲线，曲线腰线可以进一步扩展脊波导T型接头工作带宽，减小回波损耗和插入损耗。其中，梯形凹槽8的上底边和下底边均为直线。
可以理解的是，匹配膜片7形状与凹槽的形状一致。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述波导脊柱5位于所述脊波导T型接头的上表面的内侧和/或下表面的内侧。
当波导脊柱5只位于上表面的内侧或者下表面内侧时，脊波导T型接头为单脊波导T型接头，需要注意的是，此时波导脊柱5高度不能超过脊波导T型接头的侧面金属面高度；当上表面的内侧和下表面内侧均有波导脊柱5时，脊波导T型接头为双脊波导T型接头，需要注意的是，此时波导脊柱5高度之和不能超过脊波导T型接头的侧面金属面高度。其中，脊波导T型接头中脊波导H面T型节4、转接脊波导3、第一阶梯变换脊波导1、第二阶梯变换脊波导2高度一致。
波导脊柱5的材料为金属，本申请中不对具体的金属材料做限定，例如可以为铜，或者为铝等。
下面以脊波导T型接头为双脊波导WRD500为例对回波损耗和插入损耗进行具体说明。标准双脊波导WRD500主模工作频率为5-18GHz，回波损耗和插入损耗的仿真结果图分别如图8和图9所示，可知，在6-18GHz范围内，回波损耗均在-25dB以下，插入损耗S21/S31均小于0.1dB，实现了3个倍频程的优异性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的脊波导T型接头进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种脊波导T型接头，其特征在于，所述脊波导T型接头内分布有波导脊柱，所述脊波导T型接头包括脊波导H面T型节，分别与所述脊波导H面T型节的两个侧端口相连的转接脊波导，与所述转接脊波导连接的第一阶梯变换脊波导，与所述脊波导H面T型节的主端口相连的第二阶梯变换脊波导；
所述第一阶梯变换脊波导和所述第二阶梯变换脊波导的上表面的宽度和下表面的宽度呈阶梯状，所述第一阶梯变换脊波导与所述转接脊波导连接的端口的宽度小于未与所述转接脊波导连接的端口的宽度，所述第二阶梯变换脊波导与所述主端口连接的端口的宽度小于未与所述主端口连接的端口宽度。
2.如权利要求1所述的脊波导T型接头，其特征在于，所述转接脊波导为直角弯脊波导；
所述直角弯脊波导的上表面的边缘和下表面的边缘均呈直角，且位于所述直角弯脊波导中的所述波导脊柱的边缘均呈直角；
所述直角弯脊波导的上表面和下表面的外侧拐角处具有切角，且位于所述直角弯脊波导中的所述波导脊柱的外侧拐角和内侧拐角均具有切角。
3.如权利要求1所述的脊波导T型接头，其特征在于，位于所述脊波导H面T型节中的所述波导脊柱包括连接两个所述侧端口的第一波导脊柱，和由所述主端口延伸至所述第一波导脊柱的第二波导脊柱；
所述第一波导脊柱与所述第二波导脊柱相对的外侧面设置有匹配膜片。
4.如权利要求3所述的脊波导T型接头，其特征在于，所述第一波导脊柱与所述第二波导脊柱相对的外侧面设置有梯形凹槽。
5.如权利要求4所述的脊波导T型接头，其特征在于，所述梯形凹槽的腰线为曲线。
6.如权利要求3所述的脊波导T型接头，其特征在于，所述匹配膜片为铜膜片或者铝膜片。
7.如权利要求1至6任一项所述的脊波导T型接头，其特征在于，所述波导脊柱位于所述脊波导T型接头的上表面的内侧和/或下表面的内侧。
8.如权利要求7所述的脊波导T型接头，其特征在于，所述脊波导T型接头的波导腔中填充物为空气。
9.如权利要求2所述的脊波导T型接头，其特征在于，当所述脊波导T型接头作为合成器时，两个所述第一阶梯变换脊波导未与所述转接脊波导连接的端口为输入端口，所述第二阶梯变换脊波导未与所述主端口连接的端口为输出端口。
10.如权利要求2所述的脊波导T型接头，其特征在于，当脊波导T型接头作为功分器时，两个所述第一阶梯变换脊波导未与所述转接脊波导连接的端口为输出端口，所述第二阶梯变换脊波导未与所述主端口连接的端口为输入端口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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