可调节的同轴线型功率分配器及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种可调节的同轴线功率分配器及使用方法，其中，该分配器包括：第一输入端口、第一至第四输出端口、微波同轴传输线、第一至第三阻抗加法器以及第一至第二短路活塞，其中，第一输出端口和第三输出端口分别与第一阻抗加法器连接；第一输入端口与第二阻抗加法器连接；第二输出端口和第四输出端口分别与第三阻抗加法器连接；第三输出端口还与第一短路活塞连接，第四输出端口还与第二短路活塞连接，用于改变两个短路活塞的位置对功率分配比进行调节；第一至第三阻抗加法器之间通过长度为λ/4的微波同轴传输线连接，用于在调节过程中，保证第一输入端口的阻抗值始终匹配。该分配器结构简单且紧凑，可缩放至任意波段，满足不同应用场合的需求。

【技术实现步骤摘要】
可调节的同轴线型功率分配器及使用方法
本专利技术涉及微波器件
，特别涉及一种可调节的同轴线功率分配器的设计。
技术介绍
微波是特定频段的电磁波，一般认为其频率范围为300MHz至300GHz，对应波长范围为1米至1毫米，介于普通无线电波与红外线之间。微波波段的应用领域很多，包括无线电通讯以及雷达等领域。微波传输线系统是传输微波能量和信息的系统，对于不同波段，不同传输模式的微波，选用的传输线类型不同。同轴线是用来传输TEM模式的传输线，由于其封闭的特点，能有效减少微波的辐射损失。部分微波系统为了适应不同的应用场合，会有功率调节的需求。目前常见的调节功率方式主要有：直接调节功率源输出功率法，衰减吸收法，双源合成法，以及功率分配器调节法等。第一种方法，直接调节功率源的输出功率。此方法的缺点是：磁控管或速调管等功率源通常工作在饱和放大区域，需要调节调制器参数来实现功率调节；在调节输出功率后，往往需要一定的时间才能达到一个稳定的工作状态，并且还可能存在阻抗匹配等问题，调节效率不高。第二种衰减吸收法，即加入衰减器来对功率进行调节。但是，衰减器是基于微波吸收材料制成的元件，吸收功率后会产生热量，在功率较大时需要配备水冷系统。并且这种方法的微波利用效率不高。第三种双源合成法，即把两个速调管功率源产生的信号通过-3dB耦合器进行合成。此方法要求两个速调管产生的信号幅值相同但相位不同，从而输出的信号可通过功率源信号的相位差进行调节，实现任意比例的功率分配比。但是，这种方法只能用于有两个功率源的设备。第四种方法，使用功率分配器元件将微波功率分离为两束，从而调节功率。通常分离出的两束功率中，一束输送给后面的系统，另一束通常连接上一个定向耦合器后，再连上检测和控制系统。目前的大部分功率分配器是固定功率分配比的设计，不可调节，难以满足不同应用场合的需求。而可调功率分配器的研究较少，设计比较复杂。目前仅有矩形波导型可调功率分配器的文献一篇，同轴线可调功率分配器未见诸报道。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种可调节的同轴线功率分配器。本专利技术的另一个目的在于提出一种可调节的同轴线功率分配器的使用方法。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了可调节的同轴线功率分配器，包括：包括：第一输入端口1、第一至第四输出端口2-5、微波同轴传输线、第一至第三阻抗加法器6-8以及第一至第二短路活塞9-10，其中，所述第一输出端口2和第三输出端口4分别与所述第一阻抗加法器6连接；所述第一输入端口1与所述第二阻抗加法器7连接；所述第二输出端口3和第四输出端口5分别与所述第三阻抗加法器8连接；所述第三输出端口4还与所述第一短路活塞9连接，所述第四输出端口5还与所述第二短路活塞10连接，用于改变所述两个短路活塞的位置对功率分配比进行调节；所述第一至第三阻抗加法器6-8之间通过长度为λ/4的微波同轴传输线连接，用于在调节过程中，保证所述第一输入端口1的阻抗值始终匹配。本专利技术实施例的可调节的同轴线功率分配器，结构简单且紧凑，通过改变短路活塞的位置即可对功率分配比进行调节，在任意分配比的情况下输入端始终匹配，同时，还可缩放至任意波段，满足不同应用场合的需求。另外，根据本专利技术上述实施例的可调节的同轴线功率分配器还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：所述第一输出端口2和所述第二输出端口3分别与微波系统连接，用于根据所述微波系统的实际使用需求进行调节，直至所述第一输入端口1匹配。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在调节过程，当所述第三输出端口4和所述第四输出端口5之间的两个短路活塞相位相差为π/2时，所述第一输入端口1能在调节过程中始终保持匹配状态。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，工作过程为：根据实际使用需求分别改变所述第一短路活塞9和第二短路活塞10的位置，分别获取调节后的第一输出端口2、第二输出端口3、第三输出端口4和第四输出端口5的阻抗；通过所述第一阻抗加法器6将所述第一输出端口2的阻抗和所述第三输出端口4的阻抗相加，利用所述微波同轴传输线将阻抗和变为其倒数，将倒数经过所述第二阻抗加法器7后，得到所述第一输入端口1的第一阻抗值；通过所述第三阻抗加法器8将所述第二输出端口3的阻抗和所述第四输出端口5的阻抗相加，利用所述微波同轴传输线将阻抗和变为其倒数，将倒数经过所述第二阻抗加法器7后，得到所述第一输入端口1的第二阻抗值；将所述第一输入端口1的第一阻抗值与所述第一输入端口1的第二阻抗值相加，得到匹配的所述第一输入端口1的阻抗和。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一输出端口2和所述第三输出端口4分别与所述第一阻抗加法器6连接后视为第一choke结构，所述第二输出端口3和所述第四输出端口5分别与所述第三阻抗加法器8连接后视为第二choke结构。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一choke结构包括第二输入端口11，第五输出端口12，以及连接短路面的第一支路13，其中，所述第二输入端口11为所述第一阻抗加法器6和所述第二阻抗加法器7之间的微波同轴传输线，所述第五输出端口12为所述第一输出端口1，所述第一支路13为所述第一短路活塞9。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第二choke结构包括第三输入端口，第六输出端口，以及连接短路面的第二支路，其中，所述第三输入端口为所述第三阻抗加法器8和所述第二阻抗加法器7之间的微波同轴传输线，所述第六输出端口为所述第二输出端口3，所述第二支路为所述第二短路活塞10。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了可调节的同轴线功率分配器的使用方法，包括：根据所述微波系统的实际使用需求改变所述第一短路活塞9和所述第二短路活塞10的位置，以对功率分配比进行调节，其中，调节时保证所述第一短路活塞9和所述第二短路活塞10相位相差为π/2；分别获取功率分配比调节后的第一输出端口2、第二输出端口3、第三输出端口4和第四输出端口5的阻抗；通过所述第一阻抗加法器6将所述第一输出端口1的阻抗和所述第三输出端口4的阻抗相加，利用所述微波同轴传输线将阻抗和变为其倒数，将倒数经过所述第二阻抗加法器7后，得到所述第一输入端口1的第一阻抗值；通过所述第三阻抗加法器8将所述第二输出端口3的阻抗和所述第四输出端口5的阻抗相加，利用所述微波同轴传输线将阻抗和变为其倒数，将倒数经过所述第二阻抗加法器7后，得到所述第一输入端口1的第二阻抗值；将所述第一输入端口1的第一阻抗值与所述第一输入端口1的第二阻抗值相加，得到匹配的所述第一输入端口1的阻抗和。本专利技术实施例的可调节的同轴线功率分配器的使用方法，通过改变短路活塞的位置即可对功率分配比进行调节，在任意分配比的情况下输入端始终匹配，同时，还可缩放至任意波段，满足不同应用场合的需求。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。...

【技术保护点】
1.一种可调节的同轴线功率分配器，其特征在于，包括：第一输入端口(1)、第一至第四输出端口(2-5)、微波同轴传输线、第一至第三阻抗加法器(6-8)以及第一至第二短路活塞(9-10)，其中，/n所述第一输出端口(2)和第三输出端口(4)分别与所述第一阻抗加法器(6)连接；/n所述第一输入端口(1)与所述第二阻抗加法器(7)连接；/n所述第二输出端口(3)和第四输出端口(5)分别与所述第三阻抗加法器(8)连接；/n所述第三输出端口(4)还与所述第一短路活塞(9)连接，所述第四输出端口(5)还与所述第二短路活塞(10)连接，用于改变所述两个短路活塞的位置对功率分配比进行调节；/n所述第一至第三阻抗加法器(6-8)之间通过长度为λ/4的微波同轴传输线连接，用于在调节过程中，保证所述第一输入端口(1)的阻抗值始终匹配。/n

【技术特征摘要】
1.一种可调节的同轴线功率分配器，其特征在于，包括：第一输入端口(1)、第一至第四输出端口(2-5)、微波同轴传输线、第一至第三阻抗加法器(6-8)以及第一至第二短路活塞(9-10)，其中，
所述第一输出端口(2)和第三输出端口(4)分别与所述第一阻抗加法器(6)连接；
所述第一输入端口(1)与所述第二阻抗加法器(7)连接；
所述第二输出端口(3)和第四输出端口(5)分别与所述第三阻抗加法器(8)连接；
所述第三输出端口(4)还与所述第一短路活塞(9)连接，所述第四输出端口(5)还与所述第二短路活塞(10)连接，用于改变所述两个短路活塞的位置对功率分配比进行调节；
所述第一至第三阻抗加法器(6-8)之间通过长度为λ/4的微波同轴传输线连接，用于在调节过程中，保证所述第一输入端口(1)的阻抗值始终匹配。


2.根据权利要求1所述的可调节的同轴线功率分配器，其特征在于，还包括：
所述第一输出端口(2)和所述第二输出端口(3)分别与微波系统连接，用于根据所述微波系统的实际使用需求进行调节，直至所述第一输入端口(1)匹配。


3.根据权利要求1所述的可调节的同轴线功率分配器，其特征在于，在调节过程，当所述第三输出端口(4)和所述第四输出端口(5)之间的两个短路活塞相位相差为π/2时，所述第一输入端口(1)能在调节过程中始终保持匹配状态。


4.根据权利要求1所述的可调节的同轴线功率分配器，其特征在于，工作过程为：
根据实际使用需求分别改变所述第一短路活塞(9)和第二短路活塞(10)的位置，分别获取调节后的第一输出端口(2)、第二输出端口(3)、第三输出端口(4)和第四输出端口(5)的阻抗；
通过所述第一阻抗加法器(6)将所述第一输出端口(2)的阻抗和所述第三输出端口(4)的阻抗相加，利用所述微波同轴传输线将阻抗和变为其倒数，将倒数经过所述第二阻抗加法器(7)后，得到所述第一输入端口(1)的第一阻抗值；
通过所述第三阻抗加法器(8)将所述第二输出端口(3)的阻抗和所述第四输出端口(5)的阻抗相加，利用所述微波同轴传输线将阻抗和变为其倒数，将倒数经过所述第二阻抗加法器(7)后，得到所述第一输入端口(1)的第二阻抗值；
将所述第一输入端口(1)的第一阻抗值与所述第一输入端口(1)的第二阻抗值相加，得到匹配的所述第一输入端口(1)的阻抗和。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：查皓，施嘉儒，刘佛诚，陈怀璧，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11