CN113506966B - 一种异面环形器与功放组件连接接口 - Google Patents

一种异面环形器与功放组件连接接口 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种异面环形器与功放组件连接接口，包括环形器、连接器、空气板线，所述的环形器通过空气板线与连接器相连；空气板线的内导体的一端的上端面与环形器的输出端口相连，另一端的下端面与连接器的半圆型内导体相连，从而将空气板线分为上腔室和下腔室；本发明可避免腔体效应，并同时满足功放组件的全反射耐功率问题。

Description

一种异面环形器与功放组件连接接口
技术领域
本发明涉及微波通讯领域，具体是公开了一种异面环形器与功放组件连接接口。
背景技术
随着雷达技术的发展，雷达发射机的功放组件输出功率要求越来越大，而为了提供功放组件的可靠性，则要求功放组件在设计时能全反射工作，此时则需在功放组件输出口设计大功率的环形器；此类环形器要求具有耐功率高、插损小等特点；往往由于功放组件的尺寸受限，导致环形器的尺寸亦受限；在设计功放组件的时候，由于受到尺寸的限制（高度方向），往往环形器的输入输出脚与功放组件的输出脚不在同一个平面内；这样就导致环形器与功放组件输出口需要中间过渡，但该类过渡需要保证功放组件的耐功率情况，并且要求插损要小，以保证整个功放组件的效率。
另外，环形器输出端的微带线接近90︒弯，从而导致该端口的输出驻波及环形器的插损均比较大；
如图1所示，现有的采用微带线33形式，在功放组件内部狭小的空间内，微带线更容易出现腔体效应，导致整个末级功放组件输出功率变化极大，并且长时间工作过程中出现打火现象，从而使得环形器损坏；为解决该腔体效应在该狭小的空间内增加盖板34来减小腔体效应（如图2所示），但此方法会导致在大功率全反射的情况下会出现环形器L型输出口与侧壁打火的现象，从而使得功放组件不能正常使用。
发明内容
本发明为了解决现有的问题，提供了一种异面环形器与功放组件连接接口。
本发明提供的一种异面环形器与功放组件连接接口，包括环形器、连接器、空气板线，所述的环形器通过空气板线与连接器相连；所述的环形器上设有带状线形式的输入端口、微带线形式的输出端口以及微带线形式的环形端口；所述连接器的内部设有半圆型内导体；所述的空气板线由上盖板、内导体及下盖板组成，所述的上盖板、内导体及下盖板从上而下依次设置；所述空气板线的内导体一端的上端面与环形器的输出端口相连，另一端的下端面与连接器的半圆型内导体相连，从而将空气板线分为上腔室和下腔室；所述的上腔室的深度是下腔室的深度的1.5-2.0倍。
进一步优化，所述的环形器为S波段异面环形器。
进一步优化，所述的输入端口与环形端口在同一个平面内，输出端口与其余两个端口不在同一个水平面内。
进一步优化，所述的输出端口的形状为L型。
进一步优化，所述的环形器的环形方向为输入端口到输出端口再到环形端口。
进一步优化，所述的上腔室的深度为7mm，下腔室的深度为4mm。
本发明有益效果在于：
本发明环形器的环形方向为输入端口到输出端口再到环形端口，输入端口为带状线形式，输出端口为微带线形式，环形端为微带线形式，环形器输出端的微带线接近90︒弯，从而导致该端口的输出驻波及环形器的插损均比较大，为了改善该端口的驻波及整个环形器的插损，特意在环形器内部设计时做渐变线处理；
L29(S)-KFD50-T连接器为定制型连接器，其内导体采用半圆型设计，目的是为了增加与空气板线的接触面积，以达到增加耐功率设计，同时起到固定板线的作用（由于板线尺寸较小，无法在板线上开孔增加绝缘柱，此时用L29连接器的半圆面作为支持，同时另外一面焊接在环形器的L型输出口亦可以实现支持作用；
空气板线分为内导体、上盖板及下盖板，主要形成以空气为介质的带状线形式，用于提高该段传输线的耐功率情况，其相对于微带线，具有明显的耐功率优势，并且在功放组件内部狭小的空间内，微带线更容易出现腔体效应，而空气板线则不会；为了彻底解决由于结构设计带来的异面环形器输出口打火现象，最终采用空气板线设计，通过调整空气板线的内腔深度可以很好的避免该现象的发生。
正常的空气板线上腔室的深度a与下腔室的深度b为一样的，但是由于环形器输出口的L型弯，导致腔体深度不一致，并且在全反射功率情况下会出现打火现象，为解决此类问题，通过将上腔室的深度a设计在1.5～2倍下腔室的深度b时（最优为下腔室深度b为4mm,上腔室深度a为7mm），可避免腔体效应，并同时满足功放组件的全反射耐功率问题。
附图说明
图1为现有技术采用微带线形式的结构示意图；
图2为现有技术微带线增加腔体的结构示意图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为本发明内部的结构剖面试图；
图5为本发明环形器的结构示意图；
图6为本发明连接器的结构示意图；
图7为本发明空气板线的结构示意图；
图8为环形器内部渐变线的示意图；
图9为现有等腔接口的驻波与频率之间的仿真图；
图10为现有等腔接口的插损值与频率之间的仿真图；
图11为本发明不等腔接口的驻波与频率之间的接口仿真图；
图12为本发明不等腔接口的插损值与频率之间的仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图3-4所示，本发明为一种异面环形器与功放组件接口，包括环形器1、连接器2、空气板线3，环形器1通过空气板线3与连接器2相连。
如图5所示，该环形器1为S波段异面环形器，S波段异面环形器上设有带状线形式的输入端口4、微带线形式输出端口5以及微带线形式环形端口6，环形方向为输入端口4到输出端口5再到环形端口6；
需要说明的是：从图5中可以输入端口4为带状线形式，输出端口5为微带线形式，环形端6为微带线形式，输出端口5的微带线接近90︒弯（呈L型），从而导致该端口的输出驻波及环形器的插损均比较大，为了改善该端口的驻波及整个环形器的插损，特意在环形器内部设计时做渐变线11处理（如图8），从图3中环形器输出端看，很明显发现输入端口与环形端口在同一个平面内，输出端口与其余两个端口不在同一个水平面内。
如图6所示，该连接器2为L29(S)-KFD50-T连接器，是本公司自主研发的，主要改进在于连接器采用半圆型内导体7，目的是为了增加与空气板线的接触面积，以达到增加耐功率设计，同时起到固定板线的作用，由于空气板线尺寸较小，无法在空气板线上开孔增加绝缘柱，此时用连接器2的半圆面作为支持，同时空气板线的内导体另外一面焊接在环形器的L型输出口亦可以实现支持作用。
如图7所示，该空气板线3由上盖板8、内导体9及下盖板10组成，上盖板、内导体及下盖板从上而下依次设置，上盖板、内导体及下盖板之间不连接，上盖板、下盖板对应固定在环形器1、连接器2之间，内导体9的一端的上端面与环形器的输出端口相连，另一端的下端面与连接器的半圆型内导体相连，内导体与上盖板之间形成上腔室，内导体与下盖板之间形成下腔室，与从而将空气板线分为上腔室和下腔室；上腔室的深度a是下腔室的深度b的1.5-2.0倍时，根据目前具体工作情况需求，设计上腔室的深度a为7mm，下腔室的深度b为4mm，可避免腔体效应，并同时满足功放组件的全反射耐功率问题。
本发明空气板线主要形成以空气为介质的带状线形式，用于提高该段传输线的耐功率情况，其相对于微带线，具有明显的耐功率优势，并且在功放组件内部狭小的空间内，微带线更容易出现腔体效应，而空气板线则不会，空气板线与微带线对比情况见表1：
表1 空气板线与微带线对比表
Figure 570599DEST_PATH_IMAGE001
图9、图10为上下腔室的深度均为4mm的仿真模块及仿真结果，其中，图9的横坐标X轴为频率，单位（GHz），纵坐标Y轴为驻波值；图9中，实线VSWR(1)代表输入驻波，实线VSWR(2)代表输出驻波；图10的横坐标X轴为频率，单位（GHz），纵坐标Y轴为插损值，单位（dB）；
而图11、图12为上腔室的深度为7mm，下腔室的深度为4mm的仿真模型及结果，图11的横坐标X轴为频率，单位（GHz），纵坐标Y轴为驻波值；图11中，代表输入驻波的实线VSWR(1)与代表输出驻波的实线VSWR (2)相重合，输入驻波与输出驻波相等；图12的横坐标X轴为频率，单位（GHz），纵坐标Y轴为插损值，单位（dB）；
图9与图11中，m1是对起始频率2.7 GHz时所对应的驻波值位置的标记，m2是对终止频率3.1 GHz时所对应的驻波值位置的标记；
图10与图12中，m1是对终止频率3.1 GHz时所对应的插损值位置的标记；
在频率变化相等（范围为2.70-3.10 GHz）的情况下，从图9中仿真数据看出其输入驻波范围为1.9355~1.9408，最大可达到1.9408左右，从图10中仿真数据看出插损范围为-0.4673~-0.4713dB，插损最小达到-0.4713dB左右；从图11中仿真数据看出其输入驻波范围为1.0727~1.0832，输入驻波最大达到1.0832左右，从图12中仿真数据看出插损范围为-0.0680~-0.0087dB，插损达到-0.0087dB左右；
从图11-12数据看其输入驻波达到1.08左右，对比见表2：
表2为改进后仿真数据对比：
Figure 64903DEST_PATH_IMAGE002
由此可以看出，在频率相等的情况下，不等腔接口的结构设计，输入驻波与插损均比较小，不会出现腔体效应，整个末级功放组件输出功率变化极小，并且长时间工作过程中不会出现打火现象，从而使得环形器不易损坏，保证了功放组件的使用效率。
本方案中的设计，可以为后来的工程师作为借鉴；在实际的工程应用中不可避免的会出现类似的情况，而一旦出现异面情况，工程师如果还是用等腔高的空气板线或者微带线则在大功率情况下肯定会出现打火，或者直接烧毁接头与环形器，造成一定的经济损失或者使得工程项目无法继续；方案中只是提供了一种解决该类问题的办法，而实际工作中由于各工作频段不一致，或者是异面高度不一致，从而使得在设计时需要重新进行仿真。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种异面环形器与功放组件连接接口，其特征在于：包括环形器、连接器、空气板线，所述的环形器通过空气板线与连接器相连；所述的环形器上设有带状线形式的输入端口、微带线形式的输出端口以及微带线形式的环形端口；所述连接器的内部设有半圆型内导体；所述的空气板线由上盖板、内导体及下盖板组成，所述的上盖板、内导体及下盖板从上而下依次设置；所述空气板线的内导体一端的上端面与环形器的输出端口相连，另一端的下端面与连接器的半圆型内导体相连，从而将空气板线分为上腔室和下腔室；所述的上腔室的深度是下腔室的深度的1.5-2.0倍。
2.根据权利要求1所述的一种异面环形器与功放组件连接接口，其特征在于：所述的环形器为S波段异面环形器。
3.根据权利要求1所述的一种异面环形器与功放组件连接接口，其特征在于：所述输入端口与环形端口在同一个平面内，输出端口与输入端口、环形端口不在同一个水平面内。
4.根据权利要求1或3所述的一种异面环形器与功放组件连接接口，其特征在于：所述的输出端口的形状为L型。
5.根据权利要求1所述的一种异面环形器与功放组件连接接口，其特征在于：所述的环形器的环形方向由输入端口到输出端口再到环形端口。
6.根据权利要求1所述的一种异面环形器与功放组件连接接口，其特征在于：所述的上腔室的深度为7mm，下腔室的深度为4mm。
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