CN205319280U - 一种紧凑型高功率微波功率分配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑型高功率微波功率分配器，包括外筒体、设置在外筒体内的内筒体、与外筒体练级的端盖板，所述内筒体外表面设置有四个圆杆，圆杆的另一端与外筒体的内表面接触，所述内筒体与外筒体形成同轴传输线，所述外筒体的端面两侧各自设置一个矩波导，端面上通过法兰连接端盖板，端盖板上设置有两个矩波导，端盖板与外筒体连接的一侧上设置有圆台，圆台与内筒体电连接，所述外筒体、内筒体、端盖板均采用导电材料制成。本实用新型可在较小体积的空间内直接将同轴传输线中的TEM模式高功率微波直接功分到平行且等距的矩波导TE10模式中，便于给平面高功率微波天线阵列馈电，可采用全导电材质加工，腔体内抽真空以获得较高的功率容量。

Description

一种紧凑型高功率微波功率分配器

技术领域

本发明涉及高功率微波天馈技术领域，具体是指一种紧凑型的新型高功率微波功率分配器件。

背景技术

高功率微波技术（HighPowerMicrowave，HPM）技术是核技术中衍生出的一门新兴学科领域，是脉冲功率技术、相对论电真空器件、天线技术等多学科相结合的综合学科。其中高功率微波天线的作用是将高功率微波定向发射到自由空间，在高功率微波系统中起到了关键作用。

随着高功率微波发射技术逐渐向阵列化、紧凑化方向发展，平面结构的天线阵列获得了越来越多的应用，与传统高功率微波辐射喇叭不同，阵列天线需要功分网络将高功率微波源产生的单路高功率微波分配为多路，给阵列天线中的各单元馈电，在天馈系统有体积限制的情况下，就要求功率分配网络也尽可能体积紧凑。目前波导中常采用的多级1分2功分器（如E面和H面T型功分器）显然不能满足体积紧凑的要求，因此需要新的紧凑型功率分配器结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧凑型高功率微波功率分配器，为了高功率微波一路分多路的难题，发明了一种紧凑型高功率微波功率分配器，可以在很紧凑的空间内将高功率微波器件产生的同轴（TEM模）高功率微波均匀地分配到4路平行的矩波导中（TE10模），4个输出端口在同一平面内，利于给平面天线阵列中的辐射单元馈电。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种紧凑型高功率微波功率分配器，包括外筒体、设置在外筒体内的内筒体、与外筒体练级的端盖板，

所述内筒体外表面设置有四个圆杆，圆杆的另一端与外筒体的内表面接触，

所述内筒体与外筒体形成同轴传输线，

所述外筒体的端面两侧各自设置一个矩波导，端面上通过法兰连接端盖板，端盖板上设置有两个矩波导，

端盖板与外筒体连接的一侧上设置有圆台，圆台与内筒体电连接，

所述外筒体、内筒体、端盖板均采用导电材料制成。

在上述技术方案中，所述内筒体的主体由两段半径不同的圆柱体构成，内部为中空。

在上述技术方案中，四个圆杆连接在半径大的圆柱体表面。

在上述技术方案中，在半径大的圆柱体表面沿角向均匀设置四个圆杆。

在上述技术方案中，端盖板上的圆台直径与内筒体中半径小的圆柱体的直径一致，圆台与半径小的圆柱体的端面电连接。

在上述技术方案中，所述外筒体的端面两侧各自设置一个90度转弯的矩波导。

在上述技术方案中，外筒体上的两个矩波导对称设置，间隔180度。

在上述技术方案中，所述外筒体上矩波导的轴线与端盖板上矩波导的轴线平行，且四个矩波导处于同一水平面。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明可在较小体积的空间内直接将同轴传输线中的TEM模式高功率微波直接功分到平行且等距的矩波导TE10模式中，便于给平面高功率微波天线阵列馈电，可采用全导电材质加工，腔体内抽真空以获得较高的功率容量。

该高功率微波功率分配器结构紧凑，且各输出端口平衡度好，可作为高功率微波天线阵列的馈线网络关键部件，广泛应用于高功率微波发射系统、雷达、和大功率毫米波发射系统等领域。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是外筒体结构示意图；

图2是段盖板结构示意图；

图3是内筒体结构示意图；

图4、图5是一种紧凑型高功率微波功率分配器结构示意图；

其中：1是外筒体；2端盖板；3是内筒体。

具体实施方式

本发明中的外筒体采用导电材料制造，其结构如图1所示，其作用是与内筒体一起构成同轴传输线，传输馈入的TEM模高功率微波，且在末端分裂为外侧的两个带90度转弯的矩波导，矩波导中电场矢量与图5中的剖切平面平行。

本发明中的端盖板采用导电材料制造，结构如图2所示，主体为圆盘状结构，外侧有法兰，与外筒体通过紧固螺钉连接，端盖板下表面有直径与内筒体小端直径一样的圆形凸台，安装后与内筒体小端面电连接，上表面有两个带法兰的矩波导口。

本发明中的内筒体采用导电材料制造，结构如图3所示，主体为两段半径不同的圆柱体构成，内部为中空，在半径较大的圆筒一端外圆柱表面沿角向均布四个圆杆，四个圆杆长度以接触到外筒体的内壁为准，四个圆杆用于抑制高次模式返回到高功率微波源。

如图4、图5所示，本发明安装连接后，内部为真空工作环境以提高功率容量，高功率微波以同轴TEM模式馈入功分器，结合图可以看到：馈入端TEM的电场分布和四个输出端矩波导中电场分布具有一定的相似性，因此本发明利用场型相似的特点，直接将TEM模式劈分过渡到四路平行且等距的矩波导中，便于给高功率微波天线阵列的各单元馈电。同轴传输线中TEM模可看做左边和右边各一半的功率，其中左边一半由异形分叉劈分为两路矩波导中的TE₀₁模式，其中一路经过90度转弯、另一路经过适当偏移，与右边的两路一同，形成四路平行且等距的矩波导TE₀₁模式输出。

按上述发明方案设计一款工作频率为3.15GHz的S波段紧凑型高功率微波功率分配器，其中：馈入端口同轴传输线的外筒内径为106mm，内筒外径为68mm，四路输出矩波导口的尺寸为60mm×20mm，内筒体较小端外径D为59.37mm；用于抑制高次模反射的圆杆直径d为11.9mm；轴向尺寸Z=11.35mm；Zr=48.71mm；Zx=76.56mm。

仿真得到的功率分配器腔内电场分布，可见从左侧同轴端口馈入的高功率微波被均匀的分为四路，耦合到四路矩波导中。通过端口的散射系数曲线，可见中心频点处S11<-30dB，带宽约为10%，高阶模反射小于-23dB，在工作频点3.15GHz处，各输出端口的不平衡度小于0.01dB。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于包括外筒体、设置在外筒体内的内筒体、与外筒体练级的端盖板，

所述内筒体外表面设置有四个圆杆，圆杆的另一端与外筒体的内表面接触，

所述内筒体与外筒体形成同轴传输线，

所述外筒体的端面两侧各自设置一个矩波导，端面上通过法兰连接端盖板，端盖板上设置有两个矩波导，

端盖板与外筒体连接的一侧上设置有圆台，圆台与内筒体电连接，

所述外筒体、内筒体、端盖板均采用导电材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于所述内筒体的主体由两段半径不同的圆柱体构成，内部为中空。

3.根据权利要求2所述的一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于四个圆杆连接在半径大的圆柱体表面。

4.根据权利要求3所述的一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于在半径大的圆柱体表面沿角向均匀设置四个圆杆。

5.根据权利要求1或2所述的一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于端盖板上的圆台直径与内筒体中半径小的圆柱体的直径一致，圆台与半径小的圆柱体的端面电连接。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于所述外筒体的端面两侧各自设置一个90度转弯的矩波导。

7.根据权利要求2所述的一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于外筒体上的两个矩波导对称设置，间隔180度。

8.根据权利要求1或6或7所述的一种紧凑型高功率微波功率分配器，其特征在于所述外筒体上矩波导的轴线与端盖板上矩波导的轴线平行，且四个矩波导处于同一水平面。