CN112332059B - 一种基于垂直过渡结构的功分器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于垂直过渡结构的功分器，包括平面介质板，该介质板的上表面两侧对称且平行设置均垂直于所述上表面的两个垂直介质板；平面介质板的底面设置平面金属底板，两垂直介质板相对的外侧表面均设置垂直金属底板；两垂直金属底板相对的外侧且位于平面介质板上表面分别设置一个金属片，两金属片分别与对应的垂直金属底板相连，同时分别通过贯穿平面介质板的金属通孔连接平面金属底板；平面介质板上设有T型结构微带线，两垂直介质板上分别设置一个垂直微带线，分别与T型结构中“一”的两端口相连。本发明能够使垂直过渡处的处于不同平面内的微带线中的准TEM模电磁波可以实现连续传播，克服了微带功分器在三维空间中的应用限制。

Description

一种基于垂直过渡结构的功分器

技术领域

本发明属于微波技术领域，特别涉及一种基于垂直过渡结构的功分器。

背景技术

随着我国军事装备发展的突飞猛进，微波系统的应用平台从地面、机载到星载不断发展，因此微波器件的需求量迅猛增加。而功分器是微波系统中的重要组件，无论是在微波通信、遥测遥感、雷达还是电子战系统中，信号功率分配都是极为重要的。功分器是一种将输入信号按一定的比例分成两路或者多路输出的多端口微波网络，其基本结构有T型结功率分配器和威尔金森型功率分配器。其中，T型结功分器是一种简单的三端口网络，可以用任意类型的传输线制作。

功分器的性能影响制约着整机的发展，创新研制出高质量的宽带微波功分器产品，符合微波技术发展的需求。对于很多微带功分器，其模型都是平剖面结构，这样一定程度上限制了微带功分器在三维空间中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于垂直过渡结构的功分器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于垂直过渡结构的功分器，所述功分器包括平面介质板，该介质板的上表面两侧对称且平行设置均垂直于所述上表面的第一垂直介质板、第二垂直介质板；平面介质板的底面设置平面金属底板，第一垂直介质板与第二垂直介质板相对的外侧表面分别设置第一垂直金属底板、第二垂直金属底板；第一垂直金属底板、第二垂直金属底板相对的外侧且位于平面介质板上表面分别设置第一金属片、第二金属片，两金属片分别与第一垂直金属底板、第二垂直金属底板相连，同时分别通过贯穿平面介质板的一排第一金属通孔、一排第二金属通孔连接平面金属底板；所述平面介质板上设有T型结构微带线，第一垂直介质板、第二垂直介质板上分别设置第一垂直微带线、第二垂直微带线，分别与T型结构中“一”的两端口相连。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明利用金属通孔连通两个相对垂直的金属地板，使得处于不同平面的微带线上的准TEM模电磁波在垂直过渡处可以连续传播，从而实现微带线之间的垂直过渡，并将该垂直过渡结构应用在传统的T型微带功分器上，设计出基于该垂直过渡结构的微带功分器；这种基于垂直过渡结构的功分器可通过微带线在相对垂直的平面上进行功率等分；2)功分器输入端口所在的平面和输出端口所在的平面相对垂直，可以实现不同平面之间的功率分配。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一个实施例中本发明基于垂直过渡结构功分器的结构分布示意图。

图2为一个实施例中图1所示基于垂直过渡结构功分器的3D结构示意图；

图3为一个实施例中基于垂直过渡结构的功分器的俯视图。

图4为一个实施例中基于垂直过渡结构功分器的仿真结果图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在一个实施例中，结合图1至图3，本发明提供了一种基于垂直过渡结构的功分器，所述功分器包括平面介质板5，该介质板的上表面两侧对称且平行设置均垂直于所述上表面的第一垂直介质板9、第二垂直介质板10；平面介质板5的底面设置平面金属底板6，第一垂直介质板9与第二垂直介质板10相对的外侧表面分别设置第一垂直金属底板11、第二垂直金属底板12；第一垂直金属底板11、第二垂直金属底板12相对的外侧且位于平面介质板5上表面分别设置第一金属片13、第二金属片14，两金属片分别与第一垂直金属底板11、第二垂直金属底板12相连，同时分别通过贯穿平面介质板5的一排第一金属通孔15、一排第二金属通孔16连接平面金属底板6；所述平面介质板5上设有T型结构微带线，第一垂直介质板9、第二垂直介质板10上分别设置第一垂直微带线7、第二垂直微带线8，分别与T型结构中“一”的两端口相连。

进一步地，在其中一个实施例中，所述T型结构微带线包括第一平面微带线1、第二平面微带线2、第三平面微带线3和第四平面微带线4，其中第一平面微带线1和第二平面微带线2连接形成T型结构的“一”，第三平面微带线3和第四平面微带线4连接形成T型结构的“|”，第三平面微带线3与第一平面微带线1和第二平面微带线2公共端的连接处设有切割三角形31，该三角形缺口能够降低信号传输过程中的损耗。

进一步地，在其中一个实施例中，所述第一平面微带线1与第一垂直微带线7垂直相连，第二平面微带线2与第二垂直微带线8垂直相连。

进一步地，在其中一个实施例中，所述第三平面微带线3的特征阻抗为35欧姆，长度为四分之一波长。

进一步地，在其中一个实施例中，所述第一平面微带线1、第二平面微带线2、第四平面微带线4、第一垂直微带线7和第二垂直微带线8的特征阻抗均为50欧姆。

进一步地，在其中一个实施例中，所述第一平面微带线1与第二平面微带线2结构相同。

进一步地，在其中一个实施例中，第一垂直微带线7与第二垂直微带线8结构相同。

进一步地，在其中一个实施例中，第一金属片13与第二金属片14结构相同。

进一步地，在其中一个实施例中，所述平面介质板5、第一垂直介质板9和第二垂直介质板10的介质材料相同，厚度也相同。

作为一种具体示例，在其中一个实施例中，对本发明功分器进行进一步验证说明。本实施例中，第一平面微带线1与第二平面微带线2的宽度均为0.6mm，长度均为6mm。第三平面微带线3的特征阻抗为35欧姆，第一平面微带线1、第二平面微带线2、第四平面微带线4、第一垂直微带线7和第二垂直微带线8的特征阻抗均为50欧姆。其中第三平面微带线3的宽度为1.2mm，长度为3.4mm，第四平面微带线4的宽度为0.6mm，长度为11mm。切割三角形31的深度为0.84mm，顶角为60°。第一垂直微带线7和第二垂直微带8的宽度均为0.6mm，长度均为9.6mm。第一金属片13和第二金属片14的宽度均为1.86mm，长度均为26.4mm。第一金属通孔15和第二金属通孔16的结构相同，第一金属通孔15穿过平面介质板5后与第一金属片13连接，第二金属通孔16穿过平面介质板5后与第一金属片14连接，其中通孔半径为0.25mm，通孔之间圆心距为1mm。平面介质板5、第一垂直介质板9和第二垂直介质板10的介质材料相同，厚度也相同，均为0.635mm，其中平面介质板5的尺寸为17mm*26.4mm，第一垂直介质板9和第二垂直介质板10的尺寸为26.4mm*9.6mm。

可以理解成，上述各个尺寸参数只是在本实施例中的一种优化设置，其不能作为限制本发明范围的理由，该各个尺寸参数可以根据实际情况进行优化配置。

图4为本实施例的S11性能仿真结果，由图可以看出功分器可以工作在中心频率为8.5GHz的一定频段宽度内。本发明使垂直过渡处的处于不同平面内的微带线中的准TEM模电磁波可以实现连续传播，克服了微带功分器在三维空间中的应用限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，所述功分器包括平面介质板(5)，该介质板的上表面两侧对称且平行设置均垂直于所述上表面的第一垂直介质板(9)、第二垂直介质板(10)；平面介质板(5)的底面设置平面金属底板(6)，第一垂直介质板(9)与第二垂直介质板(10)相对的外侧表面分别设置第一垂直金属底板(11)、第二垂直金属底板(12)；第一垂直金属底板(11)、第二垂直金属底板(12)相对的外侧且位于平面介质板(5)上表面分别设置第一金属片(13)、第二金属片(14)，两金属片分别与第一垂直金属底板(11)、第二垂直金属底板(12)相连，同时分别通过贯穿平面介质板(5)的一排第一金属通孔(15)、一排第二金属通孔(16)连接平面金属底板(6)；所述平面介质板(5)上设有T型结构微带线，第一垂直介质板(9)、第二垂直介质板(10)上分别设置第一垂直微带线(7)、第二垂直微带线(8)，第一垂直微带线(7)、第二垂直微带线(8)分别与T型结构中“一”的两端口相连。

2.根据权利要求1所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，所述T型结构微带线包括第一平面微带线(1)、第二平面微带线(2)、第三平面微带线(3)和第四平面微带线(4)，其中第一平面微带线(1)和第二平面微带线(2)连接形成T型结构的“一”，第三平面微带线(3)和第四平面微带线(4)连接形成T型结构的“|”，第三平面微带线(3)与第一平面微带线(1)和第二平面微带线(2)公共端的连接处设有切割三角形(31)。

3.根据权利要求2所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，所述第一平面微带线(1)与第一垂直微带线(7)垂直相连，第二平面微带线(2)与第二垂直微带线(8)垂直相连。

4.根据权利要求3所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，所述第三平面微带线(3)的特征阻抗为35欧姆，长度为四分之一波长。

5.根据权利要求4所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，所述第一平面微带线(1)、第二平面微带线(2)、第四平面微带线(4)、第一垂直微带线(7)和第二垂直微带线(8)的特征阻抗均为50欧姆。

6.根据权利要求5所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，所述第一平面微带线(1)与第二平面微带线(2)结构相同。

7.根据权利要求6所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，第一垂直微带线(7)与第二垂直微带线(8)结构相同。

8.根据权利要求7所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，第一金属片(13)与第二金属片(14)结构相同。

9.根据权利要求8所述的基于垂直过渡结构的功分器，其特征在于，所述平面介质板(5)、第一垂直介质板(9)和第二垂直介质板(10)的介质材料相同，厚度也相同。

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