可调节功率分配器、方法、电子设备及存储介质技术

本申请公开了一种可调节功率分配器、方法、电子设备及存储介质，该可调节功率分配器包含一个微波输入端口、两个微波输出端口和两个调节端口，两个调节端口分别连接两个短路反射面，且两个调节端口、输入端口和两个输出端口间的散射矩阵为预设目标散射矩阵，通过对两个调节端口进行调节，将两个短路反射面相位调节为目标相位的同时，控制两个短路反射面相位相反，由此，使得微波信号按照目标相位对应的目标功率分配比从两个输出端口输出。本申请的实施例仅通过移动反射面的位置即可实现输出端口任意比例的功率分配比，调节效率高，传输损耗小，结构简单，体积小，便于加工。便于加工。便于加工。

【技术实现步骤摘要】
可调节功率分配器、方法、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及微波传输
，特别涉及一种可调节功率分配器、方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]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。空心金属波导结构简单，便于加工；传输损耗小；无辐射损耗；功率容量大。因以上优点，空心金属波导常用作高功率微波系统的传输线。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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，另一束可输送给另一套负载系统，或连接一个定向耦合器，再连上微波测量和控制系统。
[0008]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。

技术实现思路

[0009]本申请提供一种可调节功率分配器、方法、电子设备及存储介质，仅通过移动反射面的位置即可实现输出端口任意比例的功率分配比，调节效率高，传输损耗小，结构简单，体积小，便于加工。
[0010]本申请第一方面实施例提供一种可调节功率分配器，包括：输入端口，用于输入微波信号；第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口和第二输出端口关于所述输入
端口的中心面对称，分别用于输出微波信号；第一调节端口和第二调节端口，所述第一调节端口、所述第二调节端口与所述输入端口、所述第一输出端口和所述第二输出端口间的散射矩阵为预设目标散射矩阵，且所述第一调节端口和所述第二调节端口分别连接第一短路面和第二短路面，通过将所述第一短路反射面或第二短路反射面相位调节为目标相位的同时，控制所述第一短路反射面和所述第二短路反射面相位相差180
°
，使得微波信号按照所述目标相位对应的目标功率分配比从所述第一输出端口和所述第二输出端口输出。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设目标散射矩阵与所述输入端口、所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第一调节端口和所述第二调节端口在特定参考面的关系为：
[0012][0013][0014]其中，y1为所述输入端的输出，y2为所述第一输出端口的输出，y3为所述第二输出端口的输出，y4为所述第一调节端口的输出，y5为所述第二调节端口的输出，ρ4为所述第一短路反射面的反射系数，ρ5为所述第二短路反射面的反射系数，且ρ4＝
‑
ρ5，S5为预设目标散射矩阵。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一调节端口和第二调节端口通过圆波导端口实现，所述第一短路反射面和第二短路反射面通过短路活塞实现；所述圆波导端口包括第一TE11模式和第二TE11模式，所述第一TE11模式和所述第二TE11模式正交极化，通过调节所述圆波导端口的参数，使得所述圆波导端口的散射矩阵为所述预设目标散射矩阵；所述短路活塞用于调节所述第一TE11模式和所述第二TE11模式反射，且两个正交极化的TE11模式之间相位相差180
°
，使得所述第一输出端口和所述第二输出端口按照所述目标功率分配比输出的微波信号功率。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，所述短路活塞包括圆波导偏振器；所述圆波导偏振器与所述圆波导端口连接，所述圆波导偏振器用于反射所述圆波导端口的所述第一TE11模式的同时，通过所述圆波导端口的所述第二TE11模式，并在预设位置设置第三短路反射面，通过所述第三短路反射面反射所述第二TE11模式，所述第一TE11模式的反射系数与所述第二TE11模式的反射系数互为相反数，通过调节所述圆波导偏振器的位置，使得所述第一输出端口和所述第二输出端口按照目标功率分配比输出微波信号。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，所述圆波导偏振包括圆波导
‑
矩形波导；所述圆波导
‑
矩形波导用于调节矩形波导的窄边，反射所述第一TE11模式通过所述圆波导
‑
矩形波导转换后的矩形波导的TE01模式，通过所述第二TE11模式并将所述第二TE11模式转换为矩形波导的TE10模式，并在所述预设位置设置第四短路反射面，通过所述第四短路反射面
反射所述矩形波导的TE10模式。
[0018]本申请第二方面实施例提供一种可调节功率分配方法，包括以下步骤：控制微波信号从所述输入端口输入；调节所述第一调节端口和所述第二调节端口使得所述第一调节端口和所述第二调节端口与所述输入端口、所述第一输出端口和所述第二输出端口间的散射矩阵为预设目标散射矩阵，并将所述第一短路反射面或所述第二短路反射面相位调节为目标相位的同时，使所述第一短路反射面和所述第二短路反射面相位相差180
°
；控制所述微波信号按照所述目标相位对应的目标功率分配比从所述输出端口输出。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设目标散射矩阵与所述输入端口、所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第一调节端口和所述第二调节端口在特定参考面的关系为：
[0020][0021][0022]其中，y1为所述输入端的输出，y2为所述第一输出端口的输出，y3为所述第二输出端口的输出，y4为所述第一调节端口的输出，y5为所述第二调节端口的输出，ρ4为所述第一短路反射面的反射系数，ρ5为所述第二短路反射面的反射系数，且ρ4＝
‑
ρ5，S5为目标调节矩阵。
[0023]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的可调节功率分配方法。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节功率分配器，其特征在于，包括：输入端口，用于输入微波信号；第一输出端口和第二输出端口，所述第一输出端口和第二输出端口关于所述输入端口的中心面对称，分别用于输出微波信号；第一调节端口和第二调节端口，所述第一调节端口、所述第二调节端口与所述输入端口、所述第一输出端口和所述第二输出端口间的散射矩阵为预设目标散射矩阵，且所述第一调节端口和所述第二调节端口分别连接第一短路面和第二短路面，通过将所述第一短路反射面或第二短路反射面相位调节为目标相位的同时，控制所述第一短路反射面和所述第二短路反射面相位相差180
°
，使得微波信号按照所述目标相位对应的目标功率分配比从所述第一输出端口和所述第二输出端口输出。2.根据权利要求1所述的可调节功率分配器，其特征在于，所述预设目标散射矩阵与所述输入端口、所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第一调节端口和所述第二调节端口在特定参考面的关系为：口在特定参考面的关系为：其中，y1为所述输入端的输出，y2为所述第一输出端口的输出，y3为所述第二输出端口的输出，y4为所述第一调节端口的输出，y5为所述第二调节端口的输出，ρ4为所述第一短路反射面的反射系数，ρ5为所述第二短路反射面的反射系数，且ρ4＝
‑
ρ5，S5为预设目标散射矩阵。3.根据权利要求1所述的可调节功率分配器，其特征在于，所述第一调节端口和第二调节端口通过圆波导端口实现，所述第一短路反射面和第二短路反射面通过短路活塞实现；所述圆波导端口包括第一TE11模式和第二TE11模式，所述第一TE11模式和所述第二TE11模式正交极化，通过调节所述圆波导端口的参数，使得所述圆波导端口的散射矩阵为所述预设目标散射矩阵；所述短路活塞用于调节所述第一TE11模式和所述第二TE11模式反射，且两个正交极化的TE11模式之间相位相差180
°
，使得所述第一输出端口和所述第二输出端口按照所述目标功率分配比输出的微波信号功率。4.根据权利要求3所述的可调节功率分配器，其特征在于，所述短路活塞包括圆波导偏振器；所述圆波导偏振器与所述圆波导端口连接，所述圆波导偏振器用于反射所述圆波导端口的所述第一TE11模式的同时，通过所述圆波导端口的所述第二TE11模式，并在预设位置设置第三短路反射面，通过所述第三短路反射面反射所述第二TE11模式，所述第一TE11模<...

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