CN116826347A - 具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔t - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，涉及微波技术领域。所述波导魔T包括波导魔T主体，所述波导魔T主体包括左右对称且相互连通的左平衡臂和右平衡臂，所述左平衡臂与右平衡臂连接处中心的上方设置有竖直的E臂，H臂处于左平衡臂与右平衡臂连接处中心的侧方，所述左平衡臂以及右平衡臂的内腔内设置有抗电磁损伤结构，所述左平衡臂以及右平衡臂之间的内腔底壁上形成有第一带宽匹配凸台，所述第一宽带匹配凸台的上表面形成有第二宽带匹配凸台，调谐探针的下端位于所述波导魔T主体的外侧，调谐探针的上端从所述第二宽带匹配凸台的上表面穿出。所述波导魔T具有良好的带宽匹配及抗电磁损伤能力，且集成化高，体积小。
Description
技术领域
本发明涉及微波技术领域，尤其涉及一种具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T。
背景技术
微波系统中常用ET、HT和魔T（Magic Tee）这三种接头做为功率分配/合成元件。其中波导ET接头可将E口输入的信号在平衡臂两端等幅反相输出，相反，如果在平衡臂两端等幅反相输入信号则在E口合成输出。波导HT接头可将H口输入的信号在平衡臂两端等幅同相输出，相反，如果在平衡臂两端等幅同相输入信号则在H口合成输出。而波导魔T是由ET和HT结合的新型结构，其特点是共有4个臂，平衡臂两端对称，另外还分别有E臂和H臂。从E臂输入的信号会在平衡臂两端等幅反相输出，H臂隔离；从H臂输入的信号会在平衡臂两端等幅同相输出，E臂隔离；从平衡臂任一端输入的信号在E臂和H臂等分输出，对应平衡臂另一端则隔离。因此魔T具有对口隔离、邻口3dB耦合和完全匹配的特点，其功能相比单一的ET、HT而言更加完备，在微波领域，尤其在功率合成/分配、单脉冲雷达和差比较器、阻抗桥、平衡双工器、微波鉴别器、雷达收发开关、平衡混频器、移相器等场合。虽然波导魔T接头在微波系统中具有广泛的适用性，但其功能仍然单一，仅作为电磁波传输通路使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种具有良好的带宽匹配及抗电磁损伤能力，且集成化高，体积小的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，包括波导魔T主体，所述波导魔T主体包括左右对称且相互连通的左平衡臂和右平衡臂，所述左平衡臂与右平衡臂连接处中心的上方设置有竖直的E臂，且所述E臂与所述左平衡臂以及右平衡臂相连通，H臂处于左平衡臂与右平衡臂连接处中心的侧方，且与左平衡臂以及右平衡臂相连通，所述左平衡臂以及右平衡臂的内腔内设置有抗电磁损伤结构，所述左平衡臂以及右平衡臂之间的内腔底壁上形成有第一带宽匹配凸台，所述第一宽带匹配凸台的上表面形成有第二宽带匹配凸台，调谐探针的下端位于所述波导魔T主体的外侧，调谐探针的上端延伸到所述波导魔T主体内并依次穿过所述第一带宽匹配凸台以及第二宽带匹配凸台后，从所述第二宽带匹配凸台的上表面穿出，并与所述E臂的内腔相对。
进一步的技术方案在于：所述抗电磁损伤结构包括介质板，所述介质板的背面形成有背面金属层，所述介质板的正面形成有若干个抗电磁损伤结构单元，每个所述抗电磁损伤结构单元通过金属化过孔与所述背面金属层连接；
进一步的技术方案在于：所述抗电磁损伤结构单元包括中心贴片与外围贴片，所述外围贴片上形成有与所述中心贴片相适配的中心孔，所述中心贴片位于所述中心孔内，且所述中心贴片不与所述外围贴片直接接触，所述中心贴片与所述外围贴片之间设置有二极管，通过所述二极管的打开或者闭合能够使所述中心贴片与所述外围贴片不连接或连接到一起。
进一步的技术方案在于：所述中心孔的整体为十字形，所述中心贴片的整体也为十字形，所述中心贴片的四个端部与所述外围贴片之间各设置有一个二极管，所述金属化过孔的上端与所述中心贴片的中心连接，所述金属化过孔的下端与所述背面金属层连接。
进一步的技术方案在于：当高功率电磁脉冲入射到抗电磁损伤结构中时，瞬时产生的感应电压会将二极管导通，此时破坏了抗电磁损伤结构的谐振状态，使得该结构处于一种防护状态，电磁波传输受阻，从而对系统起到保护作用；而在安全情况下，入射电磁波功率较低，此时抗电磁损伤结构中不会产生较强的感应电压，二极管处于关闭状态，此时抗电磁损伤结构处于一种透波状态，电磁波可以顺利通过，从而不影响所述魔T的正常工作。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所述魔T结构采用全金属形式，抗电磁损伤结构采用微带形式，可靠性高，应用范围广；采用调谐探针，提升了魔T的带宽适应性，能够满足特定频段的全带宽工作；将抗电磁损伤结构与魔T本体结合，赋予传统魔T更加完善的功能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的三维结构示意图；
图2为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的三维结构示意图；
图3为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的三维结构示意图3；
图4为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的左视结构示意图；
图5为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的正视结构示意图；
图6为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的右视结构示意图；
图7为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的后视结构示意图；；
图8为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的剖面视图1；
图9为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T的剖面视图2；
图10为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T中波导魔T主体下半部分的结构示意图；
图11为本发明实施例所述全带宽可调谐波导魔T中抗电磁损伤结构的示意图；
图12为本发明实施例所述抗电磁损伤结构单元的结构示意图；
图13为本发明实施例所述的抗电磁损伤结构的传输系数曲线；
其中： 1、E臂；101、金属台阶；2、H臂；3、左平衡臂；4、右平衡臂；5、抗电磁损伤结构；501、背面金属层；502、介质板；503、外围贴片；504、中心贴片；505、金属化过孔；506、二极管；6、第一带宽匹配凸台；7、第二宽带匹配凸台；8、调谐探针；9、固定螺钉。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图10所示，本发明实施例公开了一种具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，包括波导魔T主体，所述波导魔T主体使用金属材料进行制作。所述波导魔T主体包括左右对称且相互连通的左平衡臂3和右平衡臂4，左平衡臂3与右平衡臂4相互连通，构成直通结构；所述左平衡臂3与右平衡臂4连接处中心的上方设置有竖直的E臂1，且所述E臂1与所述左平衡臂3以及右平衡臂4相连通；H臂2水平设置，处于左平衡臂3与右平衡臂4连接处中心的侧方，且与左平衡臂3以及右平衡臂4相连通；所述左平衡臂3以及右平衡臂4的内腔内设置有抗电磁损伤结构5，所述左平衡臂3以及右平衡臂4之间的内腔底壁上形成有第一带宽匹配凸台6，所述第一宽带匹配凸台6的上表面形成有第二宽带匹配凸台7。
如图8-图10所示，第一宽带匹配凸台6、第二宽带匹配凸台7的中心部分具有通孔，调谐探针8的下端位于所述波导魔T主体的外侧，调谐探针8的上端依次穿过第一宽带匹配凸台6以及第二宽带匹配凸台7上的通孔后，从所述第二宽带匹配凸台7的上表面穿出，并与所述E臂1的内腔相对。
如图3所示，所述E臂1和H臂2通过不同类型的固定螺钉9与所述左平衡臂3以及右平衡臂4固定连接到一起。调谐探针可以由通孔插入所述魔T内部，通过改变探针插入深度，可以对魔T的带宽匹配特性进行调谐，最终实现特定频带内的全带宽工作能力。
进一步的，如图1以及图2所示，所述抗电磁损伤结构5对称的设置在所述第一带宽匹配凸台6左侧的左平衡臂3的内腔的底壁以及右侧的右平衡臂4的内腔的底壁上。而所述E臂1的右侧壁上形成有金属台阶101，通过设置金属台阶101用于调节E臂端口的带宽匹配特性。
图11提供了所述抗电磁损伤结构的示意图，该结构是由25个抗电磁损伤结构单元所组成周期阵列。考虑到抗电磁损伤效果的优化，往往采用各向同性的结构，一般采用正多边形结构。研究表明，正三角形、正四边形、正六边形和圆形金属贴片在垂直极化和水平极化电磁波照射下的防护效能依次增加，本实施例在性能优化的基础上抗电磁损伤结构单元初步采用了一种正四边形结构。
进一步的，如图11-图12所示，本发明实施例中，所述抗电磁损伤结构5包括介质板502，所述介质板502的背面形成有背面金属层501，所述介质板502的正面形成有若干个抗电磁损伤结构单元，所述抗电磁损伤结构单元呈阵列状排列在所述介质板502的上表面，每个所述抗电磁损伤结构单元通过金属化过孔505与所述背面金属层501连接；所述抗电磁损伤结构单元包括中心贴片504与外围贴片503，所述外围贴片503上形成有与所述中心贴片504相适配的中心孔8，所述中心贴片504位于所述中心孔内，且所述中心贴片504不与所述外围贴片503直接接触，所述中心贴片504与所述外围贴片503之间设置有二极管506，优选的，所述二极管506可以为肖特基二极管，通过所述二极管506的打开或者闭合能够使所述中心贴片504与所述外围贴片503不连接或连接到一起。
进一步的，如图12所示，所述中心孔的整体为十字形，所述中心贴片504的整体也为十字形，所述中心贴片504的四个端部与所述外围贴片503之间各设置有一个二极管506，所述金属化过孔505的上端与所述中心贴片504的中心连接，所述金属化过孔505的下端与所述背面金属层501连接；
图13为本发明实施例所述中抗电磁损伤结构的传输系数曲线图。由图可知该结构在f1~f5频段内可以由透波状态切换为防护状态。抗电磁损伤的原理如下：当高功率电磁脉冲入射到抗电磁损伤结构中时，瞬时产生的感应电压会将506、二极管导通，此时破坏了抗电磁损伤结构的谐振状态，使得该结构处于一种防护状态，电磁波传输受阻，从而对系统起到保护作用。而在安全情况下，入射电磁波功率较低，此时结构中不会产生较强的感应电压，506、二极管处于关闭状态，此时抗电磁损伤结构处于一种透波状态，电磁波可以顺利通过，从而不影响所述魔T的正常工作。
所述魔T结构内部多个部件之间通过固定螺钉相接，包括多个不同类型的固定螺钉，同时考虑到魔T与其他器件的连接问题，本发明所述魔T还设计了多个安装孔。
本发明实施例未提供结构的具体尺寸参数，因为对应不同的应用需求，将有不同的性能指标要求，因此尺寸并不固定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：包括波导魔T主体，所述波导魔T主体包括左右对称且相互连通的左平衡臂（3）和右平衡臂（4），所述左平衡臂（3）与右平衡臂（4）连接处中心的上方设置有竖直的E臂（1），且所述E臂（1）与所述左平衡臂（3）以及右平衡臂（4）相连通，H臂（2）处于左平衡臂（3）与右平衡臂（4）连接处中心的侧方，且与左平衡臂（3）以及右平衡臂（4）相连通，所述左平衡臂（3）以及右平衡臂（4）的内腔内设置有抗电磁损伤结构（5），所述左平衡臂（3）以及右平衡臂（4）之间的内腔底壁上形成有第一带宽匹配凸台（6），所述第一宽带匹配凸台（6）的上表面形成有第二宽带匹配凸台（7），调谐探针（8）的下端位于所述波导魔T主体的外侧，调谐探针（8）的上端延伸到所述波导魔T主体内并依次穿过所述第一带宽匹配凸台（6）以及第二宽带匹配凸台（7）后，从所述第二宽带匹配凸台（7）的上表面穿出，并与所述E臂（1）的内腔相对。
2.如权利要求1所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述抗电磁损伤结构（5）对称的设置在所述第一带宽匹配凸台（6）左侧的左平衡臂（3）的内腔以及右侧的右平衡臂（4）的内腔内。
3.如权利要求2所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述抗电磁损伤结构（5）对称的设置在所述第一带宽匹配凸台（6）左侧的左平衡臂（3）的内腔的底壁以及右侧的右平衡臂（4）的内腔的底壁上。
4.如权利要求1所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述E臂（1）的右侧壁上形成有金属台阶（101）。
5.如权利要求1所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述E臂（1）和H臂（2）通过固定螺钉（9）与所述左平衡臂（3）以及右平衡臂（4）固定连接到一起。
6.如权利要求1所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述抗电磁损伤结构（5）包括介质板（502），所述介质板（502）的背面形成有背面金属层（501），所述介质板（502）的正面形成有若干个抗电磁损伤结构单元，每个所述抗电磁损伤结构单元通过金属化过孔（505）与所述背面金属层（501）连接；
所述抗电磁损伤结构单元包括中心贴片（504）与外围贴片（503），所述外围贴片（503）上形成有与所述中心贴片（504）相适配的中心孔（8），所述中心贴片（504）位于所述中心孔内，且所述中心贴片（504）不与所述外围贴片（503）直接接触，所述中心贴片（504）与所述外围贴片（503）之间设置有二极管（506），通过所述二极管（506）的打开或者闭合能够使所述中心贴片（504）与所述外围贴片（503）不连接或连接到一起。
7.如权利要求6所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述中心孔的整体为十字形，所述中心贴片（504）的整体也为十字形，所述中心贴片（504）的四个端部与所述外围贴片（503）之间各设置有一个二极管（506），所述金属化过孔（505）的上端与所述中心贴片（504）的中心连接，所述金属化过孔（505）的下端与所述背面金属层（501）连接。
8.如权利要求6所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述二极管（506）为肖特基二极管；
当高功率电磁脉冲入射到抗电磁损伤结构中时，瞬时产生的感应电压会将二极管导通，此时破坏了抗电磁损伤结构的谐振状态，使得该结构处于一种防护状态，电磁波传输受阻，从而对系统起到保护作用；而在安全情况下，入射电磁波功率较低，此时抗电磁损伤结构中不会产生较强的感应电压，二极管处于关闭状态，此时抗电磁损伤结构处于一种透波状态，电磁波可以顺利通过，从而不影响所述魔T的正常工作。
9.如权利要求6所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：二极管（506）放置在抗电磁损伤结构的中心位置以便被触发，同时排布方式要使用对称结构来避免高次模的产生；所述介质板（502）选择损耗系数低的材料制作。
10.如权利要求6所述的具备抗电磁损伤能力的全带宽可调谐波导魔T，其特征在于：所述抗电磁损伤结构呈阵列状排列在所述介质板（502）的上表面。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116826347B (zh) | 2023-12-26 |
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