CN216288896U

CN216288896U - 一种超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器

Info

Publication number: CN216288896U
Application number: CN202122631066.9U
Authority: CN
Inventors: 曾瑞枫
Original assignee: Dongguan Saiwei Laite Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Saiwei Laite Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2021-10-30
Filing date: 2021-10-30
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2031-10-30

Abstract

一种超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器。本实用新型由第一微波连接器（C1）、微波开槽传输线（T）、中心导体（D）、第二微波连接器（C2）、全反射探头（P）、探头驱动装置（M）和外壳（B）组成，第一微波连接器（C1）和第二微波连接器（C2）通过中心导体（D）连接到微波开槽传输线（T）的两端，全反射探头（P）插入微波开槽传输线（T）中，并和中心导体（D）完全导电接触，探头驱动装置（M）驱动全反射探头（P）沿着中心导体（D）移动。从而实现了准理想型的超宽带、超低插入损耗、大功率容量、可从0°‑360°连续调谐、既可进行相位调谐、也可进行谐波调谐，使得对微波器件及系统的性能指标进行精细优化成为可能。

Description

一种超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器

技术领域

本实用新型涉及一种微波相位及谐波调谐器（简称Phase Tuner），尤其是一种准理想型的超宽带、超低插入损耗、大功率容量、可从0°- 360°连续调谐、既可进行相位调谐、也可进行谐波调谐的微波相位及谐波调谐器。

背景技术

通常微波相位调谐器及谐波调谐器是各自独立的，完成不同的功能。

先来描述微波相位调谐器。微波相位调谐器通过调节相位，实现移相，它在微波器件的性能测试、雷达、电子战、相控阵天线、通讯系统等方面有广泛应用。特别是宽带、低插损的微波相位调谐器在军事上和民用通信领域具有重要的意义。

微波相位调谐器的主要技术指标包括工作频带、相移量、插入损耗、驻波比、功率容量等，理想的微波相位调谐器是频带覆盖所有工作频率、全相移量（0°- 360°）、零插入损耗、理想的驻波比（反射型相位调谐器：SWR无穷大；传输型相位调谐器：SWR=1 ）、足够大的功率容量。接近理想型技术指标的调谐器，可称为准理想型调谐器（如反射型：频带覆盖所有工作频率、0°- 360°调谐、插入损耗< 0.5dB、SWR > 30、跟传输线及连接器一样大的功率容量）。

目前常用的微波相位调谐器由于其结构特点的原因，离理想型的指标还有一定的差距，如美国Maury公司（www.maurymw.com）的短截线调谐器（Stub Tuners）,采用两条或三条短截线，与主传输线成直角连接，引入可变分流电纳（Shunt Susceptance），进行阻抗变换，各种型号的频率范围从 0.2 到 18.0 GHz不等，如1778C型，其频率范围是2-12GHz，窄带。又如苏州瑞贝斯公司的PS-12-360-QQ1470型移相器，其频率范围为1-2GHz，插入损耗是6dB，窄带，高插损；MPS-DC2.5G-360-N型，其频率范围为DC-2.5GHz，插入损耗是0.8dB，窄带，较高插损。申请/专利号为 CN 201310446475的发明描述了一种“高功率微波移相器”，采用矩形波导、位于矩形波导一个E面的圆波导、矩形波导其它面的模转变及圆极化单元，并在圆波导内设置短路活塞，其中模转变及圆极化单元用于将TE10模微波转变为极化正交,具有相同幅度且相位差为90度的两个TE11模微波输入圆波导，可以实现高功率容量，但结构复杂，频带不宽，特别是对微波的低频段无法全覆盖。

再来描述微波谐波调谐器。在微波器件及系统的研制中，研究人员除了要研究基波（频率为f0）的特性外，还要研究高次谐波（频率为nf_0，其中n≧2)对基波的影响，传统的做法是用低通滤波器将高次谐波全部过滤掉，白白浪费了这些高次谐波。研究表明（见美国作者Inder J.Bahl著作《Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers》,第217页-第222页），在器件及系统的输出端将高次谐波在适当的相位上全反射回来，由于谐波和基波的相互作用，可以大大改善器件及系统的增益、功率附加效率PAE(Power AddedEfficiency）等参数，改善器件及系统的线性。为此，美国的Maury公司采用复用器（Multiplexer）加上多个基本的调谐器（含f_0，2f_0， 3f₀等频率的Tuners）来实现上述功能，结构复杂，成本高昂。曾经的专利（ZL201420231202.2）“一种高反射系数的微波谐波调配器”采用谐振子的方式，对特定高次谐波频率进行全反射，需要定制，无法对所有高次谐波全反射，即无法对任意频率的高次谐波进行利用及优化。

综上，目前还没有一种既可进行相位调谐、也可进行谐波调谐的且超宽带、超低插入损耗、大功率容量、可从0°- 360°连续调谐的准理想型的微波调谐器。

发明内容

为了对微波器件及系统的性能指标进行精细优化，本实用新型提供一种准理想型的大功率容量、可从0°- 360°连续调谐、既可进行相位调谐、也可进行谐波调谐的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，由第一微波连接器C1、微波开槽传输线T、中心导体D、第二微波连接器C2、全反射探头P、探头驱动装置M和外壳B组成，其特征是：第一微波连接器C1和第二微波连接器C2通过中心导体D连接到微波开槽传输线T的两端，全反射探头P插入微波开槽传输线T中，并和中心导体D完全导电接触，探头驱动装置M驱动全反射探头P沿着中心导体D移动。

方案进一步是，所述微波开槽传输线T采用直线型开槽传输线。

方案进一步是，所述微波开槽传输线T采用环型开槽传输线。

方案进一步是，所述微波开槽传输线T采用折线型开槽传输线。

方案进一步是，所述微波开槽传输线T可容纳全反射探头P移动的有效电长度大于等于最低应用频率信号波长的二分之一。

方案进一步是，所述全反射探头P和中心导体D接触部分采用相同的形状结构。

方案进一步是，所述第一微波连接器C1和第二微波连接器C2均采用射频频段连接器。

方案进一步是，所述第一微波连接器C1和第二微波连接器C2均采用微波频段连接器。

方案进一步是，所述第一微波连接器C1和第二微波连接器C2均采用毫米波频段连接器。

方案进一步是，所述第一微波连接器C1和第二微波连接器C2分别采用不同类型的连接器。

本实用新型的有益效果是，可超宽带、超低插入损耗、大功率容量、可从0°- 360°连续调谐、既可进行相位调谐、也可进行谐波调谐，实现了准理想型的调谐器，从而使得对微波器件及系统的性能指标进行精细优化成为可能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理图。

图2是本实用新型实施例的结构原理图的A-A剖面图。

图3是本实用新型实施例的Smith极坐标全反射示意图。

图中：

C1：第一微波连接器，T：微波开槽传输线，C2：第二微波连接器，D: 中心导体，P:全反射探头，M：探头驱动装置，B：外壳；F：微波工作频率。

具体实施方式

在图1中，超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器（以下简称Phase Tuner）由第一微波连接器C1、微波开槽传输线T、中心导体D、第二微波连接器C2、全反射探头P、探头驱动装置M和外壳B组成，第一微波连接器C1和第二微波连接器C2通过中心导体D连接到微波开槽传输线T的两端，全反射探头P插入微波开槽传输线T中，并和中心导体D完全导电接触，探头驱动装置M驱动全反射探头P沿着中心导体D移动。该结构保证了可工作带宽就是微波开槽传输线T的工作带宽，如第一微波连接器C1和第二微波连接器C2采用N型连接器，则上述Phase Tuner的工作频率范围就是DC-18GHz，实现了超宽带，其余类推；另外，上述Phase Tuner是反射式的，全反射探头P和中心导体D完全导电接触,保证了微波信号在工作频率范围内均实现近似全反射，实测表明，通常反射系数可达0.98以上，即SWR > 99，即反射功率接近入射功率，功率损耗极小，即插入损耗极小（反射式）；由于上述Phase Tuner对全频段的信号都是接近全反射的，因此，只要将输入基波信号经过一个高通滤波器后，再输入到该Phase Tuner,则所有高次谐波都是接近全反射的，经过通用的耦合器或环形器的定向传输，即可实现对谐波的调谐。此外，因微波开槽传输线T可容纳全反射探头P移动的有效电长度大于等于最低应用频率信号波长的二分之一，而二分之一波长对应着一个0°- 360°的周期，所以可以保证从最低应用频率到最高应用频率的0°- 360°的连续调谐；另上述实施例调谐器的功率容量取决于微波开槽传输线T及第一微波连接器C1和第二微波连接器C2，而微波开槽传输线T及第一微波连接器C1和第二微波连接器C2均采用金属材料及介质组成，故可实现跟上述传输线及微波连接器一样的最大功率容量。

在图2所示的实施例结构原理图的A-A剖面图中，全反射探头P和中心导体D完全导电接触，插入到微波开槽传输线T中，探头驱动装置M驱动全反射探头P沿着中心导体D移动，实现了反射系数接近1（全反射），即反射功率接近入射功率，功率损耗极小，即插入损耗极小（反射式）；由于上述超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器对全频段的信号都是接近全反射的，因此，只要将输入基波信号经过一个高通滤波器后，再输入到上述实施例中的调谐器，则所有高次谐波都是接近全反射的，经过通用的耦合器或环形器的定向传输，即可实现对谐波的调谐。

上述实施例中微波开槽传输线T采用直线型开槽传输线、或者采用环型开槽传输线、或者采用折线型开槽传输线；全反射探头P和中心导体D接触部分采用相同的形状结构，其中：第一微波连接器C1和第二微波连接器C2均采用射频频段连接器、或者第一微波连接器C1和第二微波连接器C2均采用微波频段连接器、或者第一微波连接器C1和第二微波连接器C2均采用毫米波频段连接器；第一微波连接器C1和第二微波连接器C2可以分别采用不同类型的连接器。

在图3的实施例Smith极坐标全反射示意图中，微波工作频率F可以是上述超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器的整个频率范围内的任意频率，其反射系数均接近1（全反射），并且其相位可以从0°- 360°连续调谐；将基波过滤后，全部高次谐波也是近似全反射的，因此也可实现对谐波的调谐。

Claims

1.一种超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，它由第一微波连接器（C1）、微波开槽传输线（T）、中心导体（D）、第二微波连接器（C2）、全反射探头（P）、探头驱动装置（M）和外壳（B）组成，其特征是：第一微波连接器（C1）和第二微波连接器（C2）通过中心导体（D）连接到微波开槽传输线（T）的两端，全反射探头（P）插入微波开槽传输线（T）中，并和中心导体（D）完全导电接触，探头驱动装置（M）驱动全反射探头（P）沿着中心导体（D）移动。

2.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：微波开槽传输线（T）采用直线型开槽传输线。

3.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：微波开槽传输线（T）采用环型开槽传输线。

4.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：微波开槽传输线（T）采用折线型开槽传输线。

5.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：微波开槽传输线（T）可容纳全反射探头（P）移动的有效电长度大于等于最低应用频率信号波长的二分之一。

6.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：全反射探头（P）和中心导体（D）接触部分采用相同的形状结构。

7.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：第一微波连接器（C1）和第二微波连接器（C2）均采用射频频段连接器。

8.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：第一微波连接器（C1）和第二微波连接器（C2）均采用微波频段连接器。

9.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：第一微波连接器（C1）和第二微波连接器（C2）均采用毫米波频段连接器。

10.根据权利要求1所述的超宽带超低插入损耗的微波相位及谐波调谐器，其特征是：第一微波连接器（C1）和第二微波连接器（C2）分别采用不同类型的连接器。