CN203859208U - 一种Ku波段小型化一分四波导功分器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种Ku波段小型化一分四波导功分器。包括一个变形的ET波导和两个并排对称的HT波导，构成一分四波导功分器。一分四波导功分器的总口为BJ180标准波导，四个分口为BJ180标准波导窄边压缩一半的非标准扁波导。ET波导的T型分支处具有对称阶梯渐变过渡段和三角棱状匹配结构；HT扁波导的T型分支处具有对称阶梯渐变过渡段和矩形片状匹配结构，在所有波导内的直角转弯处分别设有过渡倒角。本实用新型的功分器相对传统设计体积重量减少40%、带宽拓宽30%，达到了现有技术不能达到的小型化和高性能设计效果。该器件在军事和民用微波电子设备制造领域有重要应用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于雷达、通信和电子对抗系统中高功率合成网络技术领域，具体涉及一种Ku波段小型化一分四波导功分器。
背景技术
功分器在雷达、电子对抗、通信等军事、民用电子系统中有着广泛的应用。它是用作微波能量合成和分配的重要器件。波导功分器具有损耗小、耐功率大的优点，尤其在频率较高的Ku波段及毫米波段，其损耗小、耐功率大的优势是其它任何形式功分器无法比拟的，但波导功分器缺点是体积重量大，这在许多场合限制了其应用。对总口为标准波导而四个分口为非标扁波导且四个分口成二维矩形排列的Ku波段一分四波导功分器，现有设计技术是采用三个ET一分二波导级联，为了实现标准波导总口到四个非标扁波导分口的过渡和分口的二维矩形排列需要另加过渡波导、扭波导或弯波导，这样导致体积重量大，长宽高约160mm×34mm×100mm，重量（铝制）约600g；带宽窄只有4%。
发明内容
本实用新型目的是：提供一种体积重量小、电性能优良的总口是BJ180标准波导、四个非标扁波导分口成矩形排列的Ku波段小型化一分四波导功分器。
具体的技术解决方案如下：
一种Ku波段小型化一分四波导功分器，包括一个ET波导1和两个并排对称的HT波导2；所述ET波导1的外部呈L形，一端口为总口，另两端口分别为连接分口；所述每个HT波导2的中间顶部为中间总口，两端分别为分口；所述ET波导1的两个连接分口分别和两个HT波导2的中间总口配合连接，构成一分四波导功分器；所述一分四波导功分器的总口为BJ180标准波导，四个分口为BJ180标准波导窄边压缩一半的非标准扁波导。
所述ET波导1内、与两个连接分口相邻的总口内壁上对称设有第一阶梯渐变过渡段3，与总口对应的两个连接分口汇合处的内壁上设有三棱锥4；在两个连接分口内的直角转弯处分别设有过渡倒角；每个HT波导2内的中间总口两侧的波导内壁上对称设有第二阶梯渐变过渡段5，与中间总口对应的两个分口汇合处的内壁上设有矩形片6；在两个分口内的直角转弯处设有过渡倒角；所述四个分口成二维矩形排列。
本实用新型与现有技术产品相比较具有如下优点：
1.本实用新型一分四波导功分器长宽高140mm×32mm×55mm，重量（铝制）仅350g，相对传统设计体积重量减少约40%；
为了实现总口是BJ180标准波导、四个分口是非标扁波导且成二维矩形排列，本实用新型相对现有技术的改进是:采用变形ET波导结合两个HT非标扁波导的组合设计方法；而不是三个BJ180标准ET波导加波导过渡段、扭波导或弯波导的常规设计方法；
为了满足体积重量小的要求，采用变形ET波导，所谓变形ET波导是指总口是BJ180标准波导但其两个分口是BJ180标准波导窄边压缩一半的非标扁波导。常规ET波导其总口和两个分口都是BJ180标准波导，为了和BJ180非标扁波导结合必须在两个分口接过渡波导，导致体积重量大；
2.本实用新型带宽达5.25%,相对传统设计带宽4%拓宽约30%。
本实用新型在现有ET波导的T型分支处增加对称阶梯渐变过渡段，结合三棱锥匹配结构，实现了BJ180标准波导总口到非标扁波导分口的直接过渡，两个分口不需要接过渡波导，使得器件尺寸更小且增加带宽。另外在HT非标扁波导的T型分支处同样增加对称阶梯渐变过渡段，结合矩形片匹配结构，使器件尺寸小且增加带宽。
本实用新型研制的Ku波段一分四波导功分器达到了现有技术不能达到的小型化和宽带高性能的设计目标。该器件在军事和民用微波电子设备制造领域具有重要应用价值。
附图说明
图1为本实用新型发明外观示意图。
图2为图1中1部分的主视图。
图3为图2中K向视图。
图4为图2中A-A向剖视图。
图5为图1中2部分的俯视图。
图6为图5中B-B向剖视图。
上图中序号：ET波导1、HT波导2、第一阶梯渐变过渡段3、三棱锥4、第二阶梯渐变过渡段5、矩形片6。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
参见图1，一种Ku波段小型化一分四波导功分器，总口为BJ180标准波导；四个分口为BJ180标准波导窄边压缩一半的非标扁波导。包括一个变形的ET波导1和两个并排对称的HT波导2。变形的ET波导1的外部呈L形，一端口为总口，另两端口分别为连接分口；每个HT波导2的中间顶部为中间总口，两端分别为分口；变形的ET波导1的两个连接分口分别和两个HT波导2的中间总口配合连接，构成一分四波导功分器，且四个分口成二维矩形排列。
参见图2、图3，变形的ET波导1的总口为BJ180标准波导，两个分口为BJ180标准波导窄边压缩一半的非标准扁波导；参见图4，变形的ET波导1内、与两个连接分口相邻的总口内壁上对称设有第一阶梯渐变过渡段3，与总口对应的两个连接分口汇合处的内壁上匹配设有三棱锥4；在两个连接分口内的直角转弯处分别设有过渡倒角。
参见图5、图6，每个HT波导2的中间总口和分口均为非标准扁波导；参见图6，每个HT波导2内的中间总口两侧的波导内壁上对称设有第二阶梯渐变过渡段5，与中间总口对应的两个分口汇合处的内壁上匹配设有矩形片6；在两个分口内的直角转弯处分别设有过渡倒角；ET波导1的T型分支处突变造成波导不连续性引入一个串联电抗造成反射失配，本实用新型采用在T型分支处加载对称的第一阶梯渐变过渡段3结合三棱锥4的匹配结构的组合方法，其作用一方面可引入相反特性的电抗元件来抵消分支处突变不连续性引入的串联电抗以实现阻抗匹配，另一方面对称第一阶梯渐变过渡段3可实现BJ180标准波导到非标准扁波导的过渡匹配。
本实用新型采用对称的第一阶梯渐变过渡段3和三棱锥4渐变结构利于拓宽带宽也利于承受功率能力的提高。
同样对HT波导2的T型分支处加载对称的第二阶梯渐变过渡段5结合矩形片6匹配结构的组合设计方式。
ET波导1的两个连接分口内的直角转弯处分别设有过渡倒角、HT波导2中两个分口内的直角转弯处分别设有过渡倒角，避免了严重阻抗失配。
第一阶梯渐变过渡段3、第二阶梯渐变过渡段5、三棱锥4、矩形片6和几处的过渡倒角的严格理论计算是极其复杂的，本实用新型先建立统一模型，再采用基于有限元数值计算方法的HFSS软件优化结构尺寸。
本实用新型Ku波段小型化一分四波导功分器性能测试结果：工作频率16±0.42GHz内总口驻波≤1.3，分配比6.0±0.2dB，相位一致性：±5o，承受功率700W，相对传统设计体积重量减少40%、带宽拓宽30%，取得很好设计效果。
Claims (3)
1.一种Ku波段小型化一分四波导功分器，包括一个ET波导（1）和两个并排对称的HT波导（2），其特征在于：所述ET波导（1）的外部呈L形，一端口为总口，另两端口分别为连接分口；所述每个HT波导（2）的中间顶部为中间总口，两端分别为分口；所述ET波导（1）的两个连接分口分别和两个HT波导（2）的中间总口配合连接，构成一分四波导功分器；所述一分四波导功分器的总口为BJ180标准波导，四个分口为BJ180标准波导窄边压缩一半的非标准扁波导。
2.根据权利要求1所述的一种Ku波段小型化一分四波导功分器，其特征在于：所述ET波导（1）内、与两个连接分口相邻的总口内壁上对称设有第一阶梯渐变过渡段（3），与总口对应的两个连接分口汇合处的内壁上设有三棱锥（4）；在两个连接分口内的直角转弯处分别设有过渡倒角；每个HT波导（2）内的中间总口两侧的波导内壁上对称设有第二阶梯渐变过渡段（5），与中间总口对应的两个分口汇合处的内壁上设有矩形片（6）；在两个分口内的直角转弯处设有过渡倒角。
3.根据权利要求1或2所述的一种Ku波段小型化一分四波导功分器，其特征在于：所述四个分口成二维矩形排列。
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