CN112909471A - 一种高隔离度的矩形波导-微带功分器 - Google Patents

一种高隔离度的矩形波导-微带功分器 Download PDF

Info

Publication number
CN112909471A
CN112909471A CN202110047178.1A CN202110047178A CN112909471A CN 112909471 A CN112909471 A CN 112909471A CN 202110047178 A CN202110047178 A CN 202110047178A CN 112909471 A CN112909471 A CN 112909471A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microstrip
isolation
rectangular waveguide
power divider
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110047178.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112909471B (zh
Inventor
党章
张勇
延波
徐锐敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Anpu Lifei Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN202110047178.1A priority Critical patent/CN112909471B/zh
Publication of CN112909471A publication Critical patent/CN112909471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112909471B publication Critical patent/CN112909471B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开一种高隔离度的矩形波导‑微带功分器，应用于微波器件领域，针对现有的矩形波导与微带线的混合型功率分配器微带分支端口间隔离度较差的问题，本发明的矩形波导其中一窄边作为功分器的输入端，在所述矩形波导两宽边对称设置微带线功分端口，这两个微带线功分端口作为功分器的输出端；矩形波导另一窄边为短路面，所述短路面设有一个微带线隔离端口，作为隔离端；两个微带线功分端口与微带线隔离端口构成T形耦合结构；微带线隔离端口的微带探针与矩形波导中传输的TE10模式电磁波的电场力线方向正交，不与波导信号产生耦合，并且可以吸收两端微带探针的输入信号，从而达到端口隔离的目的。

Description

一种高隔离度的矩形波导-微带功分器
技术领域
本发明属于微波器件领域，特别涉及一种高隔离度功分器技术。
背景技术
一般将频率高于300MHz的电磁波定义为微波，广泛应用于通信、雷达、电子对抗、遥测遥感、工业生产等领域。功分器是微波系统中应用最多的器件之一，其主要功能是将微波信号分为2路或以上不同功率大小的相干信号，同时也可反过来将多路不同功率的微波信号合成一路输出。整个过程中微波信号的频率无变化，只有幅度与相位发生了改变。
功分器的电路形式多种多样，常见的如Wilkinson电桥、Lange电桥，分支线电桥，T型节，魔T等。按应用的需求，可以采用包括微带线，带状线，同轴线，CPW，SIW，矩形波导等在内的多种微波传输线独立或混合实现。对于矩形波导与微带线的混合型功率分配器，其中矩形波导作为主端口具备高功率容量，微带线为分支端易于集成半导体器件。该类功率分配器是在波导内部插入多个对称分布的微带探针，实现矩形波导—微带过渡同时完成功率分配。因为是一次性过渡与功分，因而具备电路形式紧凑，插入损耗小等优点。但由于这种矩形波导与微带线的混合型功率分配器缺少隔离端口，造成微带分支端口间的隔离度理论上只有6dB，难以应用于相控阵馈线网络，平衡混频，高功率合成等对通道间隔离度有较高要求(通常要求≥15dB)的电路中。
现有的对于矩形波导-微带功率分配器，采用在矩形波导的两个宽边中心处背对背地插入微带探针，由于均位于其中传输的TE10模式的电场最强位置，实现了波导与微带线间信号的高效率转换，同时由于是插入了两个微带探针并且对称，因此，矩形波导中的射频信号被等分为了两路分别进入微带线中；在功分器的电路性能中，除了所述的功率分配特性以外，往往还需要分配的端口之间具有良好的隔离度，即要求两个微带探针的射频信号不能互相进入对方的微带线中；否则由于两个微带探针的输入信号会相互耦合，无法达到隔离的目的。
现有已知的提升隔离度的相关技术，例如申请号为202010380303.6的专利申请中公开了一种增加射频多通道间隔离度的方法及装置，针对多个通道设计在一块PCB板上的情形，通过在射频通道间增加微带谐振结构，利用微带谐振谐振腔特性，吸收通道间泄漏的射频信号，降低泄漏信号的能量，从而实现提高通道间隔离度的效果；但是该专利采用物理空间隔离的方式增加隔离度，仅针对泄露到空间中的信号阻断，并不适用于功分器电路的传输隔离，并且隔离度效果提升有限。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，基于微带功分探针与微带隔离探针构成的T形耦合电路对探针端面电场力线方向的影响，实现两个微带功分端口间隔离。
本发明采用的技术方案为：一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，矩形波导其中一窄边作为功分器的输入端，在所述矩形波导两宽边对称设置微带线功分端口，这两个微带线功分端口作为功分器的输出端；矩形波导另一窄边为短路面，该短路面设有一个微带线隔离端口，作为功分器的隔离端；两个微带线功分端口与微带线隔离端口构成T形耦合结构。
两个微带线功分端口各包括一微带功分探针，所述微带功分探针平行于矩形波导TE10模式电场力线方向；微带线隔离端口包括微带隔离探针，所述微带隔离探针与矩形波导TE10模式电场力线方向正交。
两个微带线功分端口各自还包括：高阻抗短截线、微带线，两个微带线功分端口各自的微带功分探针经各自的高阻抗短截线与各自的微带线连接。
微带线隔离端口还包括：阻抗匹配线，微带线隔离端口的微带隔离探针经其阻抗匹配线后与其匹配负载连接。
所述T形耦合结构为非接触的T形耦合结构。
所述非接触的T形耦合结构，具体为：两个微带功分探针与微带隔离探针相邻的角斜切形成等间距耦合缝。
本发明的有益效果：本发明的功分器通过在传播TE10模式的矩形波导短路面一侧中心垂直加入微带隔离探针并端接匹配负载，由于微带隔离探针垂直于TE10电磁场模式的电场力线，因此正常情况矩形波导中TE10模式的射频信号不会进入这个微带隔离探针，即不会对功分器的正常功分特性造成任何影响；
当输入射频信号从一个微带功分探针202进入矩形波导后，探针端面的电场在T形耦合电路的影响下发生弯转，形成平行于微带隔离探针203的电场分量，使之被吸收从而无法进入与之背对背的另一个微带功分探针202，从而实现两个微带功分输出端207间隔离；
采用本发明的设计提升了矩形波导—微带功分器的整体性能指标；并且隔离端电路形式简单紧凑，结构加工与装配方便。
附图说明
图1为TE10模式的电场力线图；
图2为本发明提供的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器的外形结构图；
图3为本发明的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器的内部结构图；
图4为本发明的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器电路实现原理图；
图5为本发明提供的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器的端口回波，端口传输，端口隔离度效果。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的内容做进一步的阐述：
如图2所示，本发明的功分器结构，按波导输入端11与波导短路面12宽边的中心剖分为上腔体1，下腔体2，之间通过螺钉固连；射频信号由波导输入端11进入功分器，最后从两边50Ω微带线206端接的功分输出端207输出。
如图3所示，所述上腔体1至少包括矩形波导上腔101，微带线屏蔽腔102，主要作用是对下腔体2中的电路进行屏蔽；所述下腔体2至少包括矩形波导下腔201，微带功分探针202，微带隔离探针203，阻抗匹配线204，阻抗变换线205，50Ω微带线206，功分输出端207，50Ω负载208。
如图4所示，所述功分器的射频信号从波导输入端11进入，其中传输的TE10电磁场模式电场力线如图中箭头线所示(电场力线平行于矩形波导窄边)；两个背对背放置的微带功分探针202从剖分的波导宽边中心插入，由于其平行于TE10电磁场模式的电场力线并位于电场最强位置(波峰)，实现了波导与微带线间信号的高效率转换；由于插入了两个微带功分探针202并且对称，因此，矩形波导中的射频信号被等分为了两路分别进入功分输出端207，实现功分的效果；在矩形波导短路面12一侧的中间垂直加入端接匹配负载的微带隔离探针203，与微带功分探针202的端面构成非接触的T形耦合电路。为了增强耦合效果，对两个微带功分探针202与微带隔离探针203相邻的角斜切形成等间距耦合缝。
由于微带隔离探针203垂直于TE10电磁场模式的电场力线，因此正常情况矩形波导中TE10模式的射频信号不会进入这个微带隔离探针203，即不会对功分器的正常功分特性造成任何影响。当输入射频信号从一个微带功分探针202进入矩形波导后，探针端面的电场在T形耦合电路的影响下发生弯转(发生弯转后的电场矢量如图4中放大图中垂直于斜切面的剪头线)，形成平行于微带隔离探针203的电场分量(这里的平行于微带隔离探针203的电场分量，具体为：图4放大图中垂直于斜切面的箭头线就是发生弯转后的电场矢量线，按平行于功分探针与隔离探针两个方向可以将该矢量线分为平行于微带功分探针202的电场分量与平行于微带隔离探针203的电场分量)，使之被吸收从而无法进入与之背对背的另一个微带功分探针202，从而实现两个微带功分输出端207间隔离；当输入射频信号同时从两个微带功分探针202进入波导，都将会在T形耦合电路的影响下分别发生弯转，形成两个平行于微带隔离探针203，大小相等但方向相反的电场分量；因而发生相消而无法进入微带隔离探针203，其余与之垂直的电场分量将发生同向叠加激励出TE10模式，这其实就是功分器的逆过程——功率合成器。
如图4所示，微带功分探针202与功分输出端207之间还包括一段阻抗匹配线204、50Ω微带线206。微带探针202经过一段阻抗匹配线204后完成与50Ω微带线216的阻抗匹配并与之连接，最后端接特性阻抗同样为50Ω的SMA同轴连接器功分输出端207用于测试(本领域技术人员应注意，这里的50Ω特性阻抗为行业测试系统标准，因此需要匹配到50Ω)。
垂直于微带功分探针202的微带隔离探针203，经过一段阻抗变换线205后完成与50Ω负载208的阻抗匹配并与之端接(50Ω负载为行业标准阻抗，因此需要匹配到50Ω)。50Ω负载208用于完成对进入微带隔离探针203的射频信号的吸收，避免由于不匹配造成功率反射回到矩形波导中。
高隔离度矩形波导—微带功分器效果如图5中所示，波导输入端11回波优于-25dB，两个功分输出端207传输为相等的-3dB等功率分配，且回波优于-20dB，隔离度高于25dB。显然，采用本发明的功分器结构，输出端之间的隔离度满足相控阵馈线网络，平衡混频，高功率合成等电路的要求。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，矩形波导其中一窄边作为功分器的输入端，在所述矩形波导两宽边对称设置微带线功分端口，这两个微带线功分端口作为功分器的输出端；矩形波导另一窄边为短路面，该短路面设有一个微带线隔离端口，作为功分器的隔离端；两个微带线功分端口与微带线隔离端口构成T形耦合结构。
2.根据权利要求1所述的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，两个微带线功分端口各包括一微带功分探针，所述微带功分探针平行于矩形波导TE10模式电场力线方向；微带线隔离端口包括微带隔离探针，所述微带隔离探针与矩形波导TE10模式电场力线方向正交。
3.根据权利要求2所述的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，两个微带线功分端口各自还包括：高阻抗短截线、微带线，两个微带线功分端口各自的微带功分探针经各自的高阻抗短截线与各自的微带线连接。
4.根据权利要求3所述的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，所述微带线阻值为50Ω。
5.根据权利要求2或4所述的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，微带线隔离端口还包括：阻抗匹配线，微带线隔离端口的微带隔离探针经其阻抗匹配线后与其匹配负载连接。
6.根据权利要求5所述的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，匹配负载阻值为50Ω。
7.根据权利要求2或3所述的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，所述T形耦合结构为非接触的T形耦合结构。
8.根据权利要求7所述的一种高隔离度的矩形波导-微带功分器，其特征在于，所述非接触的T形耦合结构，具体为：两个微带功分探针与微带隔离探针相邻的角斜切形成等间距耦合缝。
CN202110047178.1A 2021-01-14 2021-01-14 一种高隔离度的矩形波导-微带功分器 Active CN112909471B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110047178.1A CN112909471B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种高隔离度的矩形波导-微带功分器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110047178.1A CN112909471B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种高隔离度的矩形波导-微带功分器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112909471A true CN112909471A (zh) 2021-06-04
CN112909471B CN112909471B (zh) 2022-04-01

Family

ID=76114002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110047178.1A Active CN112909471B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种高隔离度的矩形波导-微带功分器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112909471B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113612000A (zh) * 2021-07-31 2021-11-05 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 矩形波导工字形隔离网络双微带转换器
CN114256580A (zh) * 2021-11-19 2022-03-29 电子科技大学 一种基于新型t波导的功率分配/合成器
CN115173015A (zh) * 2022-06-15 2022-10-11 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种新型全频带高隔离度波导两路功分器
CN115764225A (zh) * 2022-11-11 2023-03-07 中国电子科技集团公司第十研究所 一种波导功分器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101242020A (zh) * 2008-02-29 2008-08-13 电子科技大学 毫米波3dB功率分配/合成网络
CN102623781A (zh) * 2012-04-18 2012-08-01 电子科技大学 波导-微带集成功率分配器及合成器
CN103474733A (zh) * 2013-07-23 2013-12-25 电子科技大学 微带波导双探针过渡结构
CN106058408A (zh) * 2016-08-17 2016-10-26 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种新型波导同轴功分器
CN108808195A (zh) * 2018-06-27 2018-11-13 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一分多波导转微带毫米波功分器
CN208368708U (zh) * 2018-04-17 2019-01-11 南京正銮电子科技有限公司 一种高隔离Ka波段波导功率分配/合成器
CN110190371A (zh) * 2019-05-29 2019-08-30 中电国基南方集团有限公司 一种波导功分器
US20200271777A1 (en) * 2016-05-31 2020-08-27 Honeywell International Inc. Integrated digital active phased array antenna and wingtip collision avoidance system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101242020A (zh) * 2008-02-29 2008-08-13 电子科技大学 毫米波3dB功率分配/合成网络
CN102623781A (zh) * 2012-04-18 2012-08-01 电子科技大学 波导-微带集成功率分配器及合成器
CN103474733A (zh) * 2013-07-23 2013-12-25 电子科技大学 微带波导双探针过渡结构
US20200271777A1 (en) * 2016-05-31 2020-08-27 Honeywell International Inc. Integrated digital active phased array antenna and wingtip collision avoidance system
CN106058408A (zh) * 2016-08-17 2016-10-26 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种新型波导同轴功分器
CN208368708U (zh) * 2018-04-17 2019-01-11 南京正銮电子科技有限公司 一种高隔离Ka波段波导功率分配/合成器
CN108808195A (zh) * 2018-06-27 2018-11-13 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一分多波导转微带毫米波功分器
CN110190371A (zh) * 2019-05-29 2019-08-30 中电国基南方集团有限公司 一种波导功分器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONG HAO ZHENG ET.AL: "A Novel E-plane T-junction Power Divider with Ultra-wideband and High isolation", 《2019 INTERNATIONAL CONFERENCE ON MICROWAVE AND MILLIMETER WAVE TECHNOLOGY (ICMMT)》 *
ZHENGBIN XU ET.AL: "A Novel Rectangular Waveguide T-Junction for Power Combining Application", 《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS 》 *
唐聪: "毫米波前端电路研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113612000A (zh) * 2021-07-31 2021-11-05 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 矩形波导工字形隔离网络双微带转换器
CN113612000B (zh) * 2021-07-31 2022-06-14 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 矩形波导工字形隔离网络双微带转换器
CN114256580A (zh) * 2021-11-19 2022-03-29 电子科技大学 一种基于新型t波导的功率分配/合成器
CN115173015A (zh) * 2022-06-15 2022-10-11 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种新型全频带高隔离度波导两路功分器
CN115173015B (zh) * 2022-06-15 2023-11-07 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种新型全频带高隔离度波导两路功分器
CN115764225A (zh) * 2022-11-11 2023-03-07 中国电子科技集团公司第十研究所 一种波导功分器
CN115764225B (zh) * 2022-11-11 2024-03-22 中国电子科技集团公司第十研究所 一种波导功分器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112909471B (zh) 2022-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112909471B (zh) 一种高隔离度的矩形波导-微带功分器
CN105098295A (zh) 用于电磁信号转换的装置和方法
CN112909472B (zh) 一种基于矩形波导te20模式的功分器
US20240055749A1 (en) Rectangular Waveguide-to-Microstrip in-phase High-isolation Broadband Power Divider
CN107275738B (zh) 基于磁耦合原理的波导-微带功率合成器
Ali et al. Miniaturized grounded co-planar waveguide based x-band equal split Wilkinson power divider for aesa application
CN110994112B (zh) 一种正交定向耦合交叉结构和馈电网络
CN115473025B (zh) 基于微带－波导混合集成的波导差端口魔t
CN109585994B (zh) 小型化双层半模基片集成波导六端口器件
Park et al. A turnstile junction waveguide orthomode transducer for the simultaneous dual polarization radar
Lin et al. Development of wideband low-loss directional coupler with suspended stripline and microstrip line
US20070069839A1 (en) Device for coupling suspended stripline and NRD guides
CN108493562A (zh) 一种基于矩形波导的Gysel型功分器及其组件
CN210379359U (zh) 新型90°宽带差分移相器
CN115411480A (zh) 一种射频结构、探测装置及通信系统
CN113612000B (zh) 矩形波导工字形隔离网络双微带转换器
Li et al. Design of a ku-band orthomode transducer
Matsumoto et al. Cut-off-less coplanar waveguide connector with mode-selectable filter
CN213278351U (zh) 一种定向耦合器
CN218215639U (zh) 耦合器、校准装置和基站天线
Zhang et al. A flexible non-radiative dielectric waveguide with a 1-dB loss PCB-to-NRD coupler for mm-wave array applications
CN115764225B (zh) 一种波导功分器
CN114552158B (zh) 一种基于新型分支波导结构的e面分支波导定向耦合器
CN112510337B (zh) 基于模式合成的交叉耦合器及构建方法、阻抗匹配结构
CN116387788B (zh) 一种三模复合的一分四功分网络

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231005

Address after: Room 1704, 17th Floor, Unit 1, Building 1, No. 18 Chenghong Road, Chenghua District, Chengdu City, Sichuan Province, 610000 (self identification number of the house: Room 1704, 17th Floor, Building A)

Patentee after: Chengdu Anpu Lifei Technology Co.,Ltd.

Address before: 611731, No. 2006, West Avenue, Chengdu hi tech Zone (West District, Sichuan)

Patentee before: University of Electronic Science and Technology of China