CN113612001B - 微带转分支波导高隔离3dB功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种微带转分支波导高隔离3dB功分器，结构简单、隔离度高、驻波良好。本发明通过下述技术方案实现：一个通过高阻抗线连接了微带探针的微带线馈入├形介质层基板上的微带层，将介质基板T型端搭载在E面正交分支波导固定端的├形凹槽的槽体中，微带探针面向羰基铁吸收体锲形负载吸波尖锥锲面，与扁体波导两边支臂镜像对称的阶梯匹配波导和E面正交分支波导，形成微带转分支波导3dB功分器，信号从微带线输入端进入，沿微带线传输，经过高阻抗线匹配过渡，通过微带探针耦合到扁体波导分支波导，分别从阶梯匹配波导两个功分波导输出端口出两路等幅度同相位的信号，羰基铁吸收体锲形负载在E面正交分支波导端口做隔离度阻抗匹配。
Description
技术领域
本发明属于微波/毫米波领域，具体涉及一种高隔离度3dB功分器，主要应用于卫星通信、测控系统中的固态功率放大器。
背景技术
功分器是将输入信号功率分成相等或不等的几路功率输出的一种多端口无源微波网络,用于功率分配或功率合成。其性能直接影响整个系统能量的分配和合成效率。在微波电路中，为了将功率按一定的比例分成两路或者多路，需要使用功率分配器。功率分配器反过来使用就是功率合成器，所以通常功率分配/合成器简称为功分器。在近代微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分配器，而且功率分配器常是成对的使用，先将功率分成若干份，然后分别放大再合成输出。功分器通常要求波导微带过渡结构传输损耗低,回波损耗高,且应具有足够的频带宽度,易装卸且有良好的重复性和一致性,转换结构与电路协调涉及,且便于制作加工。目前最常见的波导微带过渡结构主要有波导-脊波导-微带过渡形式、波导-探针-微带过渡、波导-对极鳍线-微带过渡等。基于波导传输结构的功率分配器(如H面T分支、E面分支、魔T分支等)利用金属膜片或者金属阶梯作为匹配结构，实现一定工作带宽内的功率分配功能。H面T形结构3dB波导功分器，公共输入端口的电场方向和两个功分输出端口的电场方向相同；E面T形结构3dB波导功分器，公共输入端口的电场方向与某一功分输出端口的电场方向相同，两个功分输出端口的电场方向反向。传统微带传输线功分器(如威尔金森、分支线电桥、环形电桥等),品质因数低,易实现宽带,但具有损耗大,功率容量小等缺点。3dB波导功分器作为波导结构形式功分器的一种最简单类型，在工程中多用于实现一路信号的等幅同相均分或者等幅反相均分，也可用于两路等幅同相信号的合成。传统的微带转波导功分器多采用T型结构，虽然这种方式结构简单、设计简便，但T型微带转波导功分器输出端口隔离度低，两路输出端口间隔离度只有6dB左右，当进行功率合成时，由于负载牵引，可能导致芯片输入输出不匹配进而发生自激的现象。
发明内容
为解决传统T型微带转波导功分器输出端口隔离度低的问题，本发明针对现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、隔离度高、相位及幅度平衡度高、驻波良好的微带转分支波导高隔离3dB功分器。
本发明采用的技术方案是：一种微带转分支波导高隔离3dB功分器，包括：层叠在├形介质层基板4上的微带层、一体相连在扁体波导13两端的阶梯匹配波导9，垂直对接在扁体波导13中部E形面，形成E-T波导功分形结构的E面正交分支波导5，其特征在于：E面正交分支波导5的波导腔端口镶嵌有羰基铁吸收体锲形负载8，一个通过高阻抗线2连接了微带探针1的50欧姆微带线3馈入├形介质层基板4上的微带层，将介质基板T型端11搭载在E面正交分支波导5固定端的├形凹槽12的槽体中，微带探针1面向羰基铁吸收体锲形负载8吸波尖锥锲面，与扁体波导13两边支臂镜像对称的阶梯匹配波导9和E面正交分支波导5，形成微带转分支波导3dB功分器，信号从50欧姆微带线3输入端10进入，沿50欧姆微带线传输，经过高阻抗线2匹配过渡，通过微带探针1耦合到扁体波导13分支波导，分别从阶梯匹配波导9第一功分波导输出端口6、第二功分波导输出端口7输出两路等幅度同相位的信号，羰基铁吸收体锲形负载8在E面正交分支波导5端口做隔离度阻抗匹配，改善频散效应及阻抗匹配效应,展宽吸收频带。
本发明相比于现有技术具有如下的有益效果：
本发明采用一体相连在扁体波导13两端的阶梯匹配波导9，垂直对接在扁体波导13中部E形面，形成E-T波导功分形结构的E面正交分支波导5，由于所有端口在同一平面，波导腔体从E面中心剖分加工，兼顾了功分器的性能和体积2个要素，功率容量大，并且便于和系统级联，结构紧凑,体积小,加工方便,易装卸。信号输入端采用微带形式，便于与功率放大芯片连接，插入损耗低，回波损耗小,频带宽；这种采用波导E面T形结加波导-探针-微带过渡的结构可实现宽带功率二等分两路输出功率分配，可以解决输出端口隔离度低的问题，具有良好幅度平衡性和相位平衡性，而且结构简单，设计简便。
本发明采用在E面正交分支波导5的波导腔端口镶嵌磁损耗型吸波材料的羰基铁[Fe(CO)5]吸收体的锲形负载8，可在很宽的频带内实现高吸收率，能改善频散效应并实现良好的阻抗匹配，提高端口隔离度。避免了现有技术由于负载牵引，可能导致芯片输入输出不匹配进而发生自激的现象。
附图说明
图1是本发明微带转分支波导高隔离3dB功分器的三维透视图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明的电场分布图；
其中，1为微带探针，2为高阻抗线，3为50欧姆微带线，4为介质基板，5为E面正交分支波导，6为第一功分波导输出端口，7为第二功分波导输出端口，8为羰基铁吸收体楔形负载，9为阶梯匹配波导，10为信号输入端口，11为介质基板T型端，12为├形凹槽，13为扁体波导。
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
具体实施方式
参阅图1～图3。在以下描述的优选实施例中，一种微带转分支波导高隔离3dB功分器，包括：层叠在├形介质层基板4上的微带层、一体相连在扁体波导13两端的阶梯匹配波导9，垂直对接在扁体波导13中部E形面，形成E-T波导功分形结构的E面正交分支波导5。E面正交分支波导5的波导端口腔镶嵌羰基铁吸收体锲形负载8，一个通过高阻抗线2连接了微带探针1的50欧姆微带线3馈入├形介质层基板4上的微带层，将介质基板T型端11搭载在E面正交分支波导5固定端的├形凹槽12的槽体中，微带探针1面向羰基铁吸收体锲形负载8吸波尖锥锲面，与扁体波导13两边支臂镜像对称的阶梯匹配波导9和E面正交分支波导5，形成微带转分支波导3dB功分器，信号从50欧姆微带线3输入端10进入，沿50欧姆微带线传输，经过高阻抗线2匹配过渡，通过微带探针1耦合到扁体波导13分支波导，分别从阶梯匹配波导9第一功分波导输出端口6、第二功分波导输出端口7输出两路等幅度同相位的信号，羰基铁吸收体锲形负载8在E面正交分支波导5端口做隔离度阻抗匹配，改善频散效应及阻抗匹配效应,展宽吸收频带。
参阅图1～图2。阶梯匹配波导9设置在E面正交分支波导5的两边，且关于微带探针1宽度方向的轴线左右对称，所述阶梯匹配波导9为N级过渡阶梯结构，阶梯的窄边与扁体波导13共面；其中，N≥1的自然数，本实施例阶梯匹配波导9至少包括1级阶梯。
优选地，采用一体相连在扁体波导13两端的阶梯匹配波导9，垂直对接在扁体波导13中部E形面，形成E-T波导功分形结构的E面正交分支波导5。扁体波导13波导腔体从E面中心剖分出搭载介质基板T型端11的├形凹槽12的槽体。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员的公知常识。本领域的普通技术人员将会意识到，上述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 (6)
1.一种微带转分支波导高隔离3dB功分器，包括：设置在E面正交分支波导中的微带探针（1），层叠在├形介质层基板（4）上的微带层、一体相连在扁体波导（13）两端的阶梯匹配波导（9），垂直对接在扁体波导（13）中部E形面，形成E-T波导功分形结构的E面正交分支波导（5），其特征在于：E面正交分支波导（5）的波导腔端口镶嵌有羰基铁吸收体锲形负载（8），高阻抗线（2）两端分别与50欧姆微带线（3）、微带探针（1）相接，将介质基板T型端（11）搭载在E面正交分支波导（5）固定端的├形凹槽（12）的槽体中，微带探针（1）面向羰基铁吸收体锲形负载（8）吸波尖锥锲面，与扁体波导（13）两边支臂镜像对称的阶梯匹配波导（9）和E面正交分支波导（5），形成微带转分支波导3dB功分器，信号通过微带探针（1）耦合到E面正交分支波导（5），然后再进入扁体波导（13）分支波导的阶梯匹配波导（9），最后分别通过第一功分波导输出端口（6）、第二功分波导输出端口（7）输出两路等幅度同相位的信号，羰基铁吸收体锲形负载（8）在E面正交分支波导（5）端口做隔离度阻抗匹配，改善频散效应及阻抗匹配效应, 展宽吸收频带。
2.如权利要求1所述的微带转分支波导高隔离3dB功分器，其特征在于：阶梯匹配波导（9）设置在E面正交分支波导（5）的两边，且关于微带探针（1）宽度方向的轴线左右对称。
3.如权利要求1所述的微带转分支波导高隔离3dB功分器，其特征在于：所述阶梯匹配波导（9）为N级过渡阶梯结构，阶梯的窄边与扁体波导（13）共面；其中，N≥1的自然数。
4.如权利要求1所述的微带转分支波导高隔离3dB功分器，其特征在于：阶梯匹配波导（9）至少包括1级阶梯。
5.如权利要求1所述的微带转分支波导高隔离3dB功分器，其特征在于：阶梯匹配波导（9）垂直对接在扁体波导（13）中部E形面，形成E-T波导功分形结构的E面正交分支波导（5）。
6.如权利要求1所述的微带转分支波导高隔离3dB功分器，其特征在于：扁体波导（13）波导腔体从E面中心剖分出搭载介质基板T型端（11）的├形凹槽（12）的槽体。
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