CN114361753A - 一种用于太赫兹通信的波导功分器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于太赫兹通信的波导功分器,所述波导功分器的工作频段是150GHz~220GHz,包括T型金属波导及隔离膜片,所述隔离膜片设置在T型金属波导中部,所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板和氮化钽电阻材料组成,所述氮化钽电阻材料覆盖在损耗段部分,所述隔离膜片的中心位于T型金属波导的中心,所述微带线由微带线探针段‑微带线高阻抗段‑微带线传输段‑微带线损耗段四部分组合成。本发明提出的太赫兹频段波导功分器,结构简单,便于加工,具有良好的隔离和回波损耗。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹通信技术领域,尤其是一种用于150~220GHz频段范围的太赫兹通信的波导功分器。
背景技术
在太赫兹通信技术领域中,功率合成技术是实现大功率输出的重要手段,其中,功分器是实现功率合成的关键微波无源器件,目前,现有的功分器主要有波导功分器和微带功分器,微带功分器的损耗大,功率容量小,随着系统工作频率和功率的提高,微带功分器很难满足系统的要求,因此,波导功分器具有重要的研究价值,太赫兹通信与微波通信相比,其具有带宽大、信息传输容量高、载波频率高、能够有效穿透等离子体鞘套、波长短、易于实现小型化等优点,太赫兹通信具有良好的优点,目前,应用在太赫兹频段功分器的研究较少。
中国专利申请号2018101435070揭示了一种太赫兹波导功分器,其采用两个介质基片覆盖的平面波导金属带G线通过U形弯曲端点向介质基片平面两侧对称延伸为两个太赫兹波输出端口,薄膜电阻连接在U形开口之间,隔离U形开口之间二分路功分输出的太赫兹射频信号,形成太赫兹二功分器。该专利申请的技术方案仍然无法有效解决150~220GHz频段范围要求功分器宽带宽,良好的隔离和回波损耗小的问题。
因此,有必要开发针对150~220GHz频段范围的功分器,解决上述技术不足。
发明内容
本发明提供一种用于太赫兹通信的波导功分器,技术方案如下:
一种用于太赫兹通信的波导功分器,包括T型金属波导及隔离膜片,所述隔离膜片设置在T型金属波导中部。
进一步的,所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板和氮化钽电阻材料组成。
进一步的,所述氮化钽电阻材料覆盖在损耗段部分。
进一步的,所述石英介质板的介电常数为4.43,氮化钽电阻材料的介电常数为1。
进一步的,所述隔离膜片的中心位于T型金属波导的中心。
进一步的,所述微带线由微带线探针段-微带线高阻抗段-微带线传输段-微带线损耗段四部分组合成。
进一步的,所述波导功分器的输入波导和输出波导均为矩形波导。
进一步的,所述T型金属波导为E面波导。
进一步的,所述波导功分器的工作频段是150GHz~220GHz。
本发明提出的太赫兹频段波导功分器,结构简单,便于加工,具有良好的隔离和回波损耗。
附图说明
图1是本发明实施例的波导功分器结构俯视图。
图2是本发明实施例的波导功分器结构正视图。
图3是本发明实施例的隔离膜片结构俯视图。
图4是本发明实施例的隔离膜片结构正视图。
图5是本发明实施例的输入回波损耗S11仿真结果图。
图6是本发明实施例的输出回波损耗S22与S33仿真结果图。
图7是本发明实施例的输出隔离度S23仿真结果图。
图8是本发明实施例的S21与S31幅度仿真结果图。
图9是本发明实施例的S21与S31相位仿真结果图。
图示标号说明:T型金属波导1,微带线探针段2,微带线高阻抗段3,微带线传输段4,微带线损耗段5,氮化钽电阻材料6,石英介质板7。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种工作频段在150~220GHz的波导功分器,为了扩展波导功分器的工作带宽,在输出波导口,采用切比雪夫变换来实现输出波导的阻抗过度,同时,为了改善输出端口的隔离度和回波损耗,在波导T型结构中间插入了一个隔离膜片,该波导功分器具有宽带宽,良好的隔离和回波损耗。
请参考图1是本发明实施例的波导功分器结构俯视图及图2本发明实施例的波导功分器结构正视图,本发明的波导功分器包括一个T型金属波导1和隔离膜片,所述T型金属波导1为E面波导,所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板7和氮化钽电阻材料6组成,隔离膜片设置在T型金属波导1中部,其中,微带线由微带线探针段2-微带线高阻抗段3-微带线传输段4-微带线损耗段5总计四个部分组合而成,氮化钽电阻材料6覆盖在微带线损耗段5表面,为了扩展波导功分器的工作带宽,在输出波导口处采用切比雪夫变换实现输出波导的阻抗过渡,特别的,石英介质板7的介电常数为4.43,氮化钽电阻材料的介电常数为1,输入波导口和输出波导口尺寸一样,所述波导功分器的输入波导和输出波导均为矩形波导。
进一步参考图3本发明实施例的隔离膜片结构俯视图及图4隔离膜片结构正视图,所述波导功分器的尺寸参数如图3所示,其中T型金属波导1的高度a=1.26mm,T型金属波导1的宽度b=0.63mm,L=1.38mm,L1=0.18mm,L2=0.6mm,L3=0.6mm,L4=0.6mm,b1=0.256mm,b2=0.376mm,b3=0.527mm,b4=0.63mm,隔离膜片腔体的宽度mw1=0.3mm,隔离膜片腔体的高度mL1=2mm,石英介质板宽度mw2=0.28mm,石英介质板的高度mL2=0.221mm,mw3=0.17mm,mL3=0.218mm,mw4=0.05mm,mL4=0.04mm,mw5=0.1452mm,mL5=0.2177mm,氮化钽电阻材料的宽度mw6=0.1452mm,氮化钽电阻材料的高度mL6=0.2148mm,mw7=0.092mm, mL7=0.2194mm,mw8=0.0602mm,mL8=0.2243mm,mw9=0.0489mm,mL9=0.2256mm,mw10=mw6=0.1452mm,氮化钽电阻材料的长度mL10=1.185mm,隔离膜片腔体的高度mh1=0.1625mm,石英介质板厚度mh2=0.065mm,氮化钽电阻材料的厚度mh6=0.01mm。
请参考图5本发明实施例的输入回波损耗S11仿真结果图、图6本发明实施例的输出回波损耗S22与S33仿真结果图、图7本发明实施例的输出隔离度S23仿真结果图及图8本发明实施例的S21与S31仿真结果图,图5至图9给出了本发明的波导功分器的仿真结果,图5给出了波导功分器输入端口的回波损耗S11仿真结果图,从图5中可以得知,在150GHz~220GHz范围内,回波损耗大于18dB,图6给出了输出回波损耗S22与S33仿真结果图,从图6中可以发现,S22和S33比较接近,在150GHz~172GHz范围内,输出回波损耗大于16dB,在172GHz ~220GHz范围内,输出回波损耗大于20dB;图7给出了输出隔离度S23仿真结果图,从图7中可以知道,在150 GHz ~220GHz范围内,隔离度大于17.1dB;从图 8的S21与S31仿真结果图中可知,本发明的波导功分器具有良好的幅度一致性;图9是本发明实施例的另一S21与S31的相位仿真结果图,特别需要指出,图9中的S21与S31波形图完全重合,因此只显示一条波形,仿真结果表明,本发明的波导功分器具有良好的相位一致性。
Claims (9)
1.一种用于太赫兹通信的波导功分器,其特征在于,包括T型金属波导及隔离膜片,所述隔离膜片设置在T型金属波导中部。
2.如权利要求1所述的波导功分器,其特征在于,所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板和氮化钽电阻材料组成。
3.如权利要求2所述的波导功分器,其特征在于,所述氮化钽电阻材料覆盖在损耗段部分。
4.如权利要求2所述的波导功分器,其特征在于,所述石英介质板的介电常数为4.43,氮化钽电阻材料的介电常数为1。
5.如权利要求1所述的波导功分器,其特征在于,所述隔离膜片的中心位于T型金属波导的中心。
6.如权利要求1所述的波导功分器,其特征在于,所述微带线由微带线探针段-微带线高阻抗段-微带线传输段-微带线损耗段四部分组合成。
7.如权利要求1所述的波导功分器,其特征在于,所述波导功分器的输入波导和输出波导均为矩形波导。
8.如权利要求1所述的波导功分器,其特征在于,所述T型金属波导为E面波导。
9.如权利要求1所述的波导功分器,其特征在于,所述波导功分器的工作频段是150GHz~220GHz。
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