CN209150278U - 一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，属于雷达技术领域，包括从左至右依次设置的3个波导魔T功分器，每一个波导魔T功分器均设有两个输入端、一个H面输出端和一个E面输出端，解决了Ku波段低小慢目标探测雷达200W功率放大器的末级功率合成的技术问题，本实用新型在工作频段(15～15.5GHz)内，输入端口自动匹配，反射系数≤‑20dB，输入端口隔离度≥20dB，E面和H面输出端口反射系数≤‑20dB，E面和H面输出端口隔离度≥50dB，插入损耗≤0.1dB。
Description
技术领域
本实用新型属于雷达技术领域，特别涉及一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器。
背景技术
微波频段功率合成技术在通讯、雷达等领域有着广泛的应用，在大功率合成领域主要采用的是电路级的功率合成技术，其主要分为谐振式和非谐振式功率合成。谐振式功率合成主要采用谐振腔来实现功率的合成叠加，其工作带宽窄，容易产生高次模，主要应用于毫米波频段窄带情况。非谐振式功率合成技术包括二进制合成、链式合成、空间功率合成，在百瓦级功率合成领域，主要采用波导空间合成技术，常用的波导T型结功分器两个输入端口的隔离度较小，且两输入端口间的平衡电阻不好加载，用于大功率和成时，如果输入功率不平衡，容易造成平衡电阻烧毁等故障，如果是多级合成，端口隔离度的问题则更加突出。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，解决了Ku波段低小慢目标探测雷达200W功率放大器的末级功率合成的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，包括从左至右依次设置的3个波导魔T功分器，每一个波导魔T功分器均设有两个输入端、一个H面输出端和一个E面输出端；
设定该3个波导魔T功分器分别为第一魔T功分器、第二魔T功分器和第三魔T功分器，第一魔T功分器的H面输出连接第二魔T功分器的一个输入端，第二魔T功分器的另一个输入端连接第三魔T功分器的H面输出端；
第一魔T功分器的两个输入端和第三魔T功分器的两个输入端构成了4个输入接口；
第一魔T功分器的E面输出端和第三魔T功分器的E面输出端构成了两个输入级E面输出端口；
第二魔T功分器的H面输出端为末级H面输出端口，第二魔T功分器的E面输出端为末级E面输出端口；
每一个波导魔T功分器内均设有一个金属锥台圆杆组合体，金属锥台圆杆组合体包括一个金属锥台，金属锥台上固设有一个圆杆，圆杆的顶端与波导魔T功分器螺纹连接。
优选的，所有所述输入接口、所有所述输入级E面输出端口、所述末级E面输出端口和所述末级H面输出端口均通过BJ-180标准波导法兰盘与其他BJ-180-波导器件进行连接。
优选的，所有所述输入级E面输出端口均连接波导匹配负载。
优选的，通过调节所述金属锥台圆杆组合体的尺寸大小以及两级魔T之间连接波导段的尺寸大小来调节H面输出端口的匹配度以及其和E面输出端口的隔离度。
本实用新型所述的一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，解决了Ku波段低小慢目标探测雷达200W功率放大器的末级功率合成的技术问题，本实用新型在工作频段(15～15.5GHz)内，输入端口自动匹配，反射系数≤-20dB，输入端口隔离度≥20dB，E面和H面输出端口反射系数≤-20dB，E面和H面输出端口隔离度≥50dB，插入损耗≤0.1dB。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的内空气腔透视图；
图3是本实用新型的金属锥台圆杆组合体的结构示意图；
图4是本实用新型的上盖板加工件结构示意图；
图5是本实用新型的下腔体加工件结构示意图；
图中：输入端1、第一魔T功分器的E面输出端2、上盖板3、第二魔T功分器的E面输出端4、输入端5、第三魔T功分器的E面输出端6、输入端7、第二魔T功分器的H面输出端8、下腔体9、输入端10、金属锥台圆杆组合体12、金属锥台13、圆杆14。
具体实施方式
如图1-图5所示的一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，包括从左至右依次设置的3个波导魔T功分器，每一个波导魔T功分器均设有两个输入端、一个H面输出端和一个E面输出端；
设定该3个波导魔T功分器分别为第一魔T功分器、第二魔T功分器和第三魔T功分器，第一魔T功分器的H面输出连接第二魔T功分器的一个输入端，第二魔T功分器的另一个输入端连接第三魔T功分器的H面输出端；
本实用新型采用两级共三个波导魔T功分器级联而成，通过波导腔体内部的金属锥台13、圆杆14构件以及两级魔T之间连接波导段来调节H面输出端口的匹配度以及其和E面输出端口的隔离度，从而实现四个输入端口的自动匹配。
本实用新型的三个波导魔T功分器呈直线排列，中间为末级输出波导魔T功分器。
第一魔T功分器的两个输入端和第三魔T功分器的两个输入端构成了4个输入接口；第一魔T功分器的两个输入端分别是输入端1和输入端10，第三魔T功分器的两个输入端分别是输入端5和输入端7；
第一魔T功分器的E面输出端2和第三魔T功分器的E面输出端6构成了两个输入级E面输出端口；
第二魔T功分器的H面输出端8为末级H面输出端口，第二魔T功分器的E面输出端4为末级E面输出端口；
每一个波导魔T功分器内均设有一个金属锥台圆杆组合体12，金属锥台圆杆组合体12包括一个金属锥台13，金属锥台13上固设有一个圆杆14，圆杆14的顶端与波导魔T功分器螺纹连接。
本实用新型采用四合一的方式，将四路功率50W发射信号合成为200W的发射信号输出至天线。
本实施例在进行单个波导魔T的仿真设计时，首先确定波导金属腔体内部金属锥台圆杆组合体12中的金属锥台13和圆杆14的结构尺寸以及安装位置，其中，金属锥台13可等效为一容性负载，圆杆14等效为一感性负载，其作用是调节E面和H面输出端口的匹配度，一旦E面和H面输出端口实现匹配，则两个输入端口则自然匹配。本实施例中的波导魔T的工作频段为15～15.5GHz，因而采用标准BJ-180波导，经仿真计算，确定锥台和圆杆14的尺寸为如表1所示的尺寸数据：
| 尺寸 | 上圆面半径mm | 下圆面半径mm | 高度mm |
| 锥台 | 0.57 | 8.38 | 2.95 |
| 圆杆14 | 0.57 | 0.57 | 4.97 |
表1
金属锥台13的中心与波导中心的距离为5.10mm，魔T功分器的E面输出端口的和H面输出端口的反射系数在工作频段内≤-20dB，隔离度≥51dB，满足实际使用需求。
两级波导魔T简单的连接在一起时输出端口会出现失配，此时需要缩减输入级魔T的H面输出端口和末级魔T的输入端口之间的波导段长度，以调节末级波导魔T输出端口的匹配达到合适的指标≤-18dB，本实施例的波导段的BJ-180波导管的长度缩短量为5.8mm，末级E面输出端和末级H面输出端口的反射系数在工作频段内≤-20dB，隔离度≥51dB，满足实际使用需求。
优选的，所有所述输入接口、所有所述输入级E面输出端口、所述末级E面输出端口和所述末级H面输出端口均通过BJ-180标准波导法兰盘与其他BJ-180-波导器件进行连接。
所有所述输入接口通过波导同轴转换器输入一路50WKu波段射频信号，所述末级H面输出端口可获得200WKu波段发射信号，通过波导环行器，输出到发射天线，所有所述输入级E面输出端口连接波导匹配负载，以实现端口匹配。
优选的，所有所述输入级E面输出端口均连接波导匹配负载。
优选的，通过调节所述金属锥台圆杆组合体12的尺寸大小以及两级魔T之间连接波导段的尺寸大小来调节H面输出端口的匹配度以及其和E面输出端口的隔离度。
在加工时，本实施例采用铜材机加工而成，本实施例将3个波导魔T功分器从上至下分成上盖板3、下腔体9和金属锥台圆杆组合体12进行加工，上盖板3与下腔体9通过螺丝紧固，金属锥台圆杆组合体12包括金属锥台13和圆杆14，圆杆14的下端固设在金属锥台13上，圆杆14的顶端通过螺纹与下腔体内的螺丝孔连接。
本实用新型所述的一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，解决了Ku波段低小慢目标探测雷达200W功率放大器的末级功率合成的技术问题，本实用新型在工作频段15～15.5GHz内，输入端口自动匹配，反射系数≤-20dB，输入端口隔离度≥20dB，E面和H面输出端口反射系数≤-20dB，E面和H面输出端口隔离度≥50dB，插入损耗≤0.1dB。
Claims (4)
1.一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，其特征在于：包括从左至右依次设置的3个波导魔T功分器，每一个波导魔T功分器均设有两个输入端、一个H面输出端和一个E面输出端；
设定该3个波导魔T功分器分别为第一魔T功分器、第二魔T功分器和第三魔T功分器，第一魔T功分器的H面输出连接第二魔T功分器的一个输入端，第二魔T功分器的另一个输入端连接第三魔T功分器的H面输出端；
第一魔T功分器的两个输入端和第三魔T功分器的两个输入端构成了4个输入接口；
第一魔T功分器的E面输出端(2)和第三魔T功分器的E面输出端(6)构成了两个输入级E面输出端口；
第二魔T功分器的H面输出端(8)为末级H面输出端口，第二魔T功分器的E面输出端(4)为末级E面输出端口；
每一个波导魔T功分器内均设有一个金属锥台圆杆组合体(12)，金属锥台圆杆组合体(12)包括一个金属锥台(13)，金属锥台(13)上固设有一个圆杆(14)，圆杆(14)的顶端与波导魔T功分器螺纹连接。
2.如权利要求1所述的一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，其特征在于：所有所述输入接口、所有所述输入级E面输出端口、所述末级E面输出端口和所述末级H面输出端口均通过BJ-180标准波导法兰盘与其他BJ-180-波导器件进行连接。
3.如权利要求1所述的一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，其特征在于：所有所述输入级E面输出端口均连接波导匹配负载。
4.如权利要求1所述的一种Ku波段波导双级魔T功率分配/合成器，其特征在于：通过调节所述金属锥台圆杆组合体(12)的尺寸大小以及两级魔T之间连接波导段的尺寸大小来调节H面输出端口的匹配度以及其和E面输出端口的隔离度。
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| CN112216943A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-01-12 | 南京纳特通信电子有限公司 | 一种ku波段功率合成器和放大器 |
| CN112332113A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-05 | 北京交通大学 | 宽带高增益空气波导阵列天线 |
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| CN112332113B (zh) * | 2020-11-03 | 2021-06-04 | 北京交通大学 | 宽带高增益空气波导阵列天线 |
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