一种新型3dB波导功分器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型3dB波导功分器，涉及微波通信技术领域。本实用新型专利技术包括T形EH面波导腔体、阶梯匹配块和匹配螺钉，所述T形EH面波导腔体由两根呈T形的标准矩形波导焊接而成；所述阶梯匹配块位于T形EH面波导腔体内部，包括三级阶梯；所述的匹配螺钉共2根，镜像对称分布于T形EH面波导腔体内壁。本实用新型专利技术所述新型3dB波导功分器结构简单，便于加工，在11.45GHz～14.5GHz的频带内，端口驻波均小于1.15，相位和幅度平衡度好，特别是公共端口的相位方向和两个输出端口的电场方向正交，两个输出端口的电场方向相同，适合作为宽带天线的功率分配或合成器件应用于对于端口电场方向具有特殊要求的场合。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微波通信
中的功率分配器，具体涉及一种3dB波导功率分配器。
技术介绍
功率分配器，简称功分器，是微波通信系统中常用的一种重要元器件，用于实现对一路信号的功率分配或者两路信号的功率合成。功分器的电气性能，如工作带宽、端口驻波、隔离度、相位及幅度平衡度等指标对于整个微波通信系统意义重大。目前，常用的功率分配器有微带和波导两种结构形式，在强调低损耗、大功率的场合，多采用波导结构形式。3dB波导功分器作为波导结构形式功分器的一种最简单类型，在工程中多用于实现一路信号的等幅同相均分或者等幅反相均分，也可用于两路等幅同相信号的合成。传统3dB波导功分器大多采用标准波导作为传输线，采用H面T形结构或者E面T形结构，利用金属膜片或者金属阶梯作为匹配结构，实现一定工作带宽内的功率分配功能。传统H面T形结构3dB波导功分器，公共输入端口的电场方向和两个功分输出端口的电场方向相同；传统E面T形结构3dB波导功分器，公共输入端口的电场方向与某一功分输出端口的电场方向相同，两个功分输出端口的电场方向反向。在实际工程应用中，某些特殊场合需要公共输入端口的电场方向与两个功分输出端口的电场方向正交，两个功分输出端口的电场方向相同，本技术所述新型3dB波导功分器即为满足这一需求而设计。中国专利申请号为201410352925.2，名称为《T形EH面支节》，以及中国专利申请号为201410352921.4，名称为《T形HE面支节》，两份专利分别公布了两种3dB波导功分器，虽然结构形式上存在差异，但是本质上都是在3dB功率均分的基础上，实现了“端口A的中心处的电场方向与两个输出端中心处的电场方向可以扭转90度，同时两个输出端的信号的相位差可以在宽带范围内保持在180度。”即公共输入端口电场方向与两个功分输出端口电场方向正交，两个功分输出端口电场方向反向这一功能，不涉及两个功分输出端口电场方向相同的问题。且两份专利所述3dB波导功分器均采用多级波导匹配段，结构复杂，加工困难，难以应用于毫米波频段或者多级波导功分网络。
技术实现思路
本技术的目的是：针对现有技术的不足，提供一种新型3dB波导功分器，在11.45GHz～14.5GHz的工作带宽内，端口驻波、隔离度、相位及幅度平衡度等性能良好，并且实现公共输入端口的电场方向与两个功分输出端口的电场方向正交，两个功分输出端口的电场方向相同这一特殊功能。同时，本技术所涉及3dB波导功分器可通过等比缩放，应用于其他频段。本技术的目的是这样实现的：一种新型3dB波导功分器，包括T形HE面波导腔体1和矩形的阶梯匹配块2；所述T形HE面波导腔体1由公共波导1-1和功分波导1-2组成，公共波导1-1的一个端口与功分波导1-2的上表面固定连接组成左右对称的T形结构，公共波导1-1的一个宽边与功分波导1-2的一个窄边共面，公共波导1-1长度方向的轴线与功分波导1-2宽度方向的轴线共面；阶梯匹配块2设置在T形HE面波导腔体1内部且关于功分波导1-2宽度方向的轴线左右对称，所述阶梯匹配块2为N级阶梯结构，分别为第一至第N阶梯，第一阶梯的下表面与功分波导1-2的底面内壁共面，所有阶梯的后面共面且位于公共波导1-1的一个宽边与功分波导1-2的一个窄边共面的平面内；其中，N为大于等于3的自然数。其中，还包括M根匹配螺钉3，所有的匹配螺钉3呈镜像对称分布于功分波导1-2内壁的上表面且位于功分波导1-2的长度方向的轴线上；其中，M为大于0的偶数。其中，所述的匹配螺钉3由功分波导1-2内壁的上表面向下表面方向深入。其中，所述的匹配螺钉3为2根。其中，所述的阶梯匹配块2为3级阶梯结构，每一级阶梯的宽边与窄边的长度的比值均为2：1。其中，所述的公共波导1-1和功分波导1-2均为执行标准GB11450.2-89的标准矩形波导。本技术与
技术介绍
相比具有结构简单、加工简单、精度高、工作带宽宽、电气性能优异等优点，在11.45GHz～14.5GHz的频带内，端口驻波均小于1.15，相位和幅度平衡度好，并且实现了公共端口电场方向与两个功分端口电场方向正交，两个功分端口电场方向相同这一特殊设计要求。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术的功分端口B方向的结构示意图。图3是本技术的T形EH面波导腔体1的结构示意图。图4是本技术的阶梯匹配块2的结构示意图。图5是本技术的公共端口驻波测试图。图6是本技术的两个功分端口的功率分配度测试图。图7是本技术的两个功分端口的相位平衡度测试图。图8是本技术的三个端口的电场方向的示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。参照图1，一种新型3dB波导功分器，由T形EH面波导腔体1、阶梯匹配块2和2根匹配螺钉3构成左右对称结构。上述结构中，T形EH面波导腔体1由公共波导1-1和功分波导1-2组成，公共波导1-1和功分波导1-2均为执行标准GB11450.2-89的标准矩形波导，端口A为公共端口，端口B、端口C为功分端口，其连接结构如图2所示。功分波导1-2的上表面开口，该口的大于等于公共波导1-1的端口大小；公共波导1-1的一个端口与功分波导1-2的上表面开口焊接在一起组成左右对称的T形结构，公共波导1-1的一个宽边与功分波导1-2的一个窄边共面，公共波导1-1长度方向的轴线与功分波导1-2宽度方向的轴线垂直相交。上述结构中，阶梯匹配块2位于T形EH面波导腔体1的内部。如图4所示，阶梯匹配块2包括3级阶梯，分别为第一阶梯、第二阶梯和第三阶梯，第一阶梯的底面与功分波导1-2的底面内壁共面，第一阶梯、第二阶梯、第三阶梯的后面(即每级阶梯两条长边与两条宽边组成的两个面中的一个面)共面且位于公共波导1-1的一个宽边与功分波导1-2的一个窄边共面的平面内。每一级阶梯的宽边与窄边的长度的比值为2：1。上述结构中，匹配螺钉3有2根，位于功分波导1-2长度方向的轴线上，镜像对称分布于T形EH面波导腔体1的内壁，且由功分波导1-2上表面向T形EH面波导腔体1内部深入。匹配螺钉3材质为金属。根据上述一种新型3dB波导功分器，设计了工作于Ku频段的3dB波导功分器，其中，T形EH面波导腔体1的公共波导1-1和功分波导1-2均为执行标准GB11450.2-89的标准BJ140矩形波导，波导口径为15.8mm×7.9mm。阶梯匹配块2为3级阶梯结构，第一级阶梯、第二级阶梯和第三级阶梯的宽边、窄边和高度尺寸分别为：9.06mm×4.53mm×1.42mm，4.46mm×2.23mm×3.11mm和3.66mm×1.83mm×2.88mm。匹配螺钉3的直径为2mm，深度为2.3mm，两根匹配螺钉3之间的间距21.9mm。按照上述设计尺寸进行计算机仿真，在11.45GHz～14.5GHz工作带宽内，公共端口驻波优于1.16，幅度平衡度优于±0.1dB，相位平衡度优于±0.5°，且端口电场方向与设计一致，满足工程应用需求。本技术的工作原理是：当信号由T形EH面波导腔体1的公共端口A输入时，在两个对称的功分端口B、端口C完成3dB等幅同相输出。本技术未详细说明部分属本领域技术人员的公知常识。本领域内的技术人员可以意识到，上述具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型3dB波导功分器，其特征在于：包括T形HE面波导腔体(1)和矩形的阶梯匹配块(2)；所述T形HE面波导腔体(1)由公共波导(1‑1)和功分波导(1‑2)组成，公共波导(1‑1)的一个端口与功分波导(1‑2)的上表面固定连接组成左右对称的T形结构，公共波导(1‑1)的一个宽边与功分波导(1‑2)的一个窄边共面，公共波导(1‑1)长度方向的轴线与功分波导(1‑2)宽度方向的轴线共面；阶梯匹配块(2)设置在T形HE面波导腔体(1)内部且关于功分波导(1‑2)宽度方向的轴线左右对称，所述阶梯匹配块(2)为N级阶梯结构，分别为第一至第N阶梯，第一阶梯的下表面与功分波导(1‑2)的底面内壁共面，所有阶梯的后面共面且位于公共波导(1‑1)的一个宽边与功分波导(1‑2)的一个窄边共面的平面内；其中，N为大于等于3的自然数。

【技术特征摘要】
1.一种新型3dB波导功分器，其特征在于：包括T形HE面波导腔体(1)和矩形的阶梯匹配块(2)；所述T形HE面波导腔体(1)由公共波导(1-1)和功分波导(1-2)组成，公共波导(1-1)的一个端口与功分波导(1-2)的上表面固定连接组成左右对称的T形结构，公共波导(1-1)的一个宽边与功分波导(1-2)的一个窄边共面，公共波导(1-1)长度方向的轴线与功分波导(1-2)宽度方向的轴线共面；阶梯匹配块(2)设置在T形HE面波导腔体(1)内部且关于功分波导(1-2)宽度方向的轴线左右对称，所述阶梯匹配块(2)为N级阶梯结构，分别为第一至第N阶梯，第一阶梯的下表面与功分波导(1-2)的底面内壁共面，所有阶梯的后面共面且位于公共波导(1-1)的一个宽边与功分波导(1-2)的一个窄边共面的平面内；其中，N为大于等于3的自然数。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹英，武伟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：新型
国别省市：河北;13