CN114256585B - 一种毫米波宽带波导魔t - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种毫米波宽带波导魔T其特征在将悬置带线与波导结构相结合实现小型化魔T结构。魔T结构包含覆铜介质基板、十字金属腔体和阶梯匹配结构。经由悬置带线馈入的信号由准TEM模式变换到减高TE10模式，再变换标准波导TE10模输出。由对侧标准矩形波导端口馈入的信号由标准波导TE10模变换到减高TE10模式，再变换标准波导TE10模输出。由悬置带线馈入的信号和对侧标准波导馈入的信号均可实现等幅功分，悬置带线端口和对侧的标准波导端口实现高隔离。它在现有波导理论和模式变换理论上，采用悬置带线和波导腔体结合实现魔T结构，可解决传统波导魔T体积大、带宽窄不容易加工集成的问题，特别适用于各种微波毫米波测量和通信系统中。

Description

一种毫米波宽带波导魔T
技术领域
本发明属于无线通信系统技术领域，涉及一种毫米波宽带波导魔T。
背景技术
波导魔T是微波领域常用的微波元件，常用于微波阻抗电桥，功率分配器、移相器、平衡混频器、天线双工器等等。它的性能好坏直接影响组成器件的隔离度等性能指标。特别是在微波、毫米波频段收发公用天线所组成的网络，结构简单、小型化、低成本的波导魔T可大大减少天线的尺寸。传统波导魔T四个端口均为波导端口，具有相对较窄的带宽且体积较大。然而，随着通信系统向超宽带小型化的方向发展，相对带宽较窄、体积较大和不易集成的传统波导魔T在目前通讯应用中有着较大的局限性。因而研究和发展小型化、宽带匹配的波导魔T对于现代微波毫米波系统的发展具有十分重要的意义。
发明内容
鉴于背景技术存在的缺陷，本发明提供了一种毫米波宽带波导魔T。它一端的矩形波导被悬置带线取代，并采用阶梯在其他三个端口进行阻抗匹配。解决了传统波导体积大、带宽窄的问题，特别适用于各种微波毫米波测量和通信系统中。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
如图1和图2所示，一种毫米波宽带波导魔T，包括(1)标准波导端口1，(2)介质基板，(3)金属带线，(4)十字金属腔体，(5)标准波导端口 2，(6)标准波导端口3，(7)阶梯结构1、(8)阶梯结构2。
所述的一种毫米波宽带波导魔T，介质基板(2)、金属带线(3)和十字金属腔体(4)共同构成了悬置带线结构和魔T结；金属带线(3)与金属腔体构成悬置微带线结构，介质基板(2)做支撑；金属带线(3)在十字金属腔体(4)中间位置插入，通过改变宽度与十字金属腔体(4)连接；魔T结的宽度与标准波导宽度相同。
所述的一种毫米波宽带波导魔T，魔T结结构、阶梯结构1(7)和阶梯结构(8)通过十字金属腔体(4)连接；其中阶梯结构1(7)呈上下对称结构，保证标准波导端口2(5)和标准波导端口3(6)的微波信号幅度相同；
所述的一种毫米波宽带波导魔T，阶梯结构1(7)实现了十字金属腔体(4)中减高波导腔到标准波导端口2(5)和标准波导端口3(6)的过渡匹配；阶梯结构2(8)实现了十字金属腔体(4)中减高波导腔到标准波导端口 (1)之间过渡匹配；所述电路中阶梯结构1(7)和阶梯结构2(8)可以通过金属脊结构、渐变结构等形式实现。
通过调整金属带线(3)的宽度和长度，十字金属腔体(4)的高度、阶梯结构1(7)和阶梯结构2(8)高度和长度提升宽带波导魔T的带宽、隔离和回波损耗。
本发明所提出的一种毫米波宽带波导魔T工作原理如下：
信号由金属带线(3)馈入后，在悬置带线结构中以准TEM模传输；信号在十字金属腔体(4)内平均分为两路TE10模信号，幅度相等，相位相等；信号经由阶梯结构1(7)，最终从标准波导端口2(5)和标准波导端口3(6) 输出；阶梯结构2(8)无信号通过。
当信号由标准波导端口1(1)馈入后，信号以TE10模传输；信号经阶梯结构2(8)过渡到十字金属腔体(4)，被平均分为两路幅度相等、相位相差180°的TE10模信号；两路信号经由阶梯结构1(7)，最终从标准波导端口2 (5)和标准波导端口3(6)输出。
本发明的优点和显著效果在于:
本发明所提出的一种毫米波宽带波导魔T，采用悬置微带线与阶梯波导组合结构，与传统波导相比有着更小的体积，且带宽更宽，更能面对目前通讯系统发展所提出的小型化、宽带的要求。解决了传统波导体积过大、带宽过窄的问题。
本发明所提出的一种毫米波宽带波导魔T，使用悬置带线代替了传统波导魔T的波导端口，提升隔离度，提高了系统的带宽，降低了器件体积。
本发明所提出的一种毫米波宽带波导魔T，具有带宽高、体积好等优势。本发明主要用于各种微波毫米波系统中，在功率分配器、移相器、平衡混频器、天线双工器等器件组成中有较高的应用价值，在通信、雷达、测控等微波毫米波系统中有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明提出的一种毫米波宽带波导魔T示意图。
图2是实施范例中一种毫米波宽带波导魔T前视图。
图3是这种毫米波宽带波导魔T的S参数仿真曲线。
附图中标号对应名称为：
(1)标准波导端口1，(2)介质基板，(3)金属带线，(4)十字金属腔体，(5)标准波导端口2，(6)标准波导端口3，(7)阶梯结构1、(8)阶梯结构2。
具体实施方式
为了使本发明要解决问题、技术方案和优点更加清晰，使本领域技术人员可通过本书明阐述的内容容易的了解到其优势和特点。下面将通过举例对本发明进行详细说明。
如图1、图2所示为本发明提出的一种毫米波宽带波导魔T。选择魔T工作频段为28-38GHz，则该实例电路包含：
标准波导端口1，介质基板，金属带线，十字金属腔体，标准波导端口2，标准波导端口3，阶梯结构1、阶梯结构2；介质基板、金属带线和十字金属腔体共同构成了悬置带线结构和魔T结；金属带线与金属腔体构成悬置微带线结构，介质基板做支撑；金属带线在十字金属腔体中间位置插入，通过改变宽度与十字金属腔体连接；魔T结的宽度与标准波导宽度相同；魔T结结构、阶梯结构和阶梯结构通过十字金属腔体连接；其中阶梯结构1呈上下对称结构，保证标准波导端口2和标准波导端口3的微波信号幅度相同；阶梯结构2实现了十字金属腔体中减高波导到标准波导端口2和标准波导端口3的过渡匹配；阶梯结构2实现了公共腔中减高波导腔到标准波导端口1之间的过渡匹配。
图3为该波导魔T的仿真结果，可以看出在28GHz–38GHz内具有良好的匹配和隔离性能。隔离度优于20dB，回波损耗优于15dB。

Claims (2)

1.一种毫米波宽带波导魔T，其特征在于：介质基板(2)、金属带线(3)和十字金属腔体(4)共同构成了悬置带线结构和魔T结；金属带线(3)与金属腔体构成悬置微带线结构，介质基板(2)做支撑；金属带线(3)在十字金属腔体(4)中间位置插入，通过改变宽度与十字金属腔体(4)连接；魔T结的宽度与标准波导宽度相同；魔T结结构、阶梯结构1(7)和阶梯结构2(8)通过十字金属腔体(4)连接；其中阶梯结构1(7)呈上下对称结构，保证标准波导端口2(5)和标准波导端口3(6)的微波信号幅度相同；阶梯结构1(7)实现了十字金属腔体(4)中减高波导腔到标准波导端口2(5)和标准波导端口3(6)的过渡匹配；阶梯结构2(8)实现了十字金属腔体(4)中减高波导腔到标准波导端口1(1)之间的过渡匹配。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波宽带波导魔T，其特征在于悬置带线结构取代传统波导端口，具有结构紧凑的特性。
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