一种一分任意路的同轴－波导功率分配／合成器制造技术

本发明专利技术公开了一种一分任意路的同轴－波导功率分配／合成器，包括两片正Ｎ边形金属板和一个激励头，Ｎ为实际需要的功率分配／合成路数，两片正Ｎ边形金属板组成同轴平行板激励器，同轴平行板激励器的每一边接一个波导管，形成了Ｎ个端口；激励头安装在正Ｎ边形金属板的轴线上，激励头的激励探针伸入到两片正Ｎ边形金属板之间，并将激励头紧固在其中的一片上。本发明专利技术可以一分任意多路，使用起来灵活方便，并且电性能良好，用作合成器时性能也很好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波传输线领域，涉及多端口微波元件，尤其是一种同轴-波导功率 分配/合成器。
技术介绍
波导功率分配/合成器是一种极其重要的微波元件，在微波领域中有着极其广泛 的应用，一般对波导功率分配/合成器都有以下的技术要求1)损耗小；2)电压驻波比小；3)工作频带宽；4)各个输出端口的功率分配要均衡；5)如果用作合成器的话，则要求各端口间的隔离要大。以往使用的波导功率分配/合成器的种类有很多，如图1所示的是一种应用较多、 性能优良的波导功率分配/合成器，称作双T(或魔T)，但是，若将它用到阵列天线间距有限 的地方时，由于其结构尺寸太大，根本无法使用，且它只能用于一分二路的功率分配/合成 器，如果将它组成一分八的波导功率分配/合成器，则其结构非常庞大。图2所示的为波导E面分叉功率分配/合成器，为了保证必须的电性能，要求接有 负载，使得结构变复杂，损耗增加。图3所示的为波导E面和H面同时双分叉的四路功率分配/合成器，四个输出端 口呈矩形分布，如果将功率分别引出，就变得十分困难，故它只能用在特殊需要的场合。上述各种形式的波导功率分配/合成器，还有一个最大的共性缺点是只能做成 2n(n = 1,2,3,……)个端口，原因是常规的波导功率分配/合成器只能是一分为二、二分 为四、四分为八、……对于要求奇数端口的，它们就无能为力了。
技术实现思路
为了克服现有技术结构庞大和只能分为偶数端口的不足，本专利技术提供一种能一分 任意路的同轴-波导功率分配/合成器，能适用于IOOGHz以内(取决于激励头的频率响 应)的所有频段，该同轴_波导功率分配/合成器具有体积小、驻波小、损耗小、各个输出端 口的功率分配均衡及应用灵活等特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是包括两片正N边形金属板和一个激 励头，N为实际需要的功率分配/合成路数，两片正N边形金属板在其法线方向上的投影重 叠，组成一个正N边形的同轴平行板激励器，正N边形金属板的边长为a，两片正N边形金属 板之间的间距为b，a和b分别是根据给定的工作频率范围选用的相应波导管的宽边尺寸和 窄边尺寸。同轴平行板激励器的每一边接一个波导管，这样就形成了 N个端口。激励头安 装在正N边形金属板的轴线上，其型号根据实际需要选定，如SMA系列、N系列、B系列，激励 头的激励探针伸入到两片正N边形金属板之间，并将激励头紧固在其中的一片上。为了达到最佳匹配，在激励探针的端部加装金属圆盘或金属球。通过仿真优化，调整激励探针的直径、深入金属板的深度、金属圆盘或金属球的直 径，使功分器达到最佳的匹配状态(即驻波最小)。本专利技术的有益效果是以往的波导功分配/合成器只能用于一分2n路的情况下， 而本专利技术的一分任意路同轴_波导功率分配/合成器，可以一分二，一分三，一分任意多路， 使用起来灵活方便，并且本专利技术的同轴-波导功率分配/合成器的电性能良好，设计新颖， 结构简单，易于实现。本专利技术属于互易器件，因此用作合成器时性能也很好。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。附图说明图1为常规的波导魔T，图中1为金属圆杆，2为金属膜片；图2为波导E面双分叉隔离式功率分配器，图中3为负载；图3为E面和H面同时双分叉的四路功率分配器；图4为一分三同轴_波导功率分配/合成器的仿真模型5为一分五同轴_波导功率分配/合成器的仿真模型6为一分八同轴_波导功率分配/合成器的仿真模型7为一分十六同轴_波导功率分配/合成器的仿真模型图；图8为一分三同轴-波导功率分配/合成器的结构图，图8 (a)为左视图，图8 (b) 为主视图；图9为一分五同轴-波导功率分配/合成器的结构图，图9 (a)为左视图，图9 (b) 为主视图，图9(c)为右视图；图10为一分八同轴_波导功率分配/合成器的结构图，图10(a)为左视图，图 10(b)为主视图；图11为一分十六同轴-波导功率分配/合成器的结构图，图11(a)为左视图，图 11(b)为主视图；图12为正五边形同轴平行板激励器的结构图，图12(a)为左视图，图12(b)为主 视图，图12(c)为右视图，图12(d)为俯视图。图中4为激励头，5为匹配装置，6、7为平行 正五边形板；-分三同轴-波导功率分配 -分三同轴-波导功率分配 -分五同轴-波导功率分配 -分五同轴-波导功率分配 -分八同轴-波导功率分配 -分八同轴-波导功率分配图13为仿真的-图14为仿真的-图15为仿真的-图16为仿真的-图17为仿真的-图18为仿真的-图19为仿真的-图20为仿真的-合成器输入口驻波曲线图； 合成器输入口幅度均衡度曲线图； 合成器输入口驻波曲线图； 合成器输入口幅度均衡度曲线图； 合成器输入口驻波曲线图； 合成器输入口幅度均衡度曲线图； -分十六同轴_波导功率分配/合成器输入口驻波曲线图； -分十六同轴_波导功率分配/合成器输入口幅度均衡度曲线图t具体实施方式 本专利技术的--分任意路同轴_波导功率分配/合成器的结构形式如图12(a)、(b)、(c)和(d)所示。它由五路波导管，激励头4，匹配装置5(匹配装置的形状根据实际需要确 定，可以采用球形、圆盘等形状)，平行正N边形板6、7等部分组成，其余的类同，只是波导管 的数量不同，匹配装置的尺寸不同而已。下面用一分三同轴_波导功率分配/合成器、一分五同轴_波导功率分配/合成 器、一分八同轴_波导功率分配/合成器及一分十六同轴_波导功率分配/合成器作为实 例，来介绍一分任意路同轴_波导功率分配/合成器的具体设计方法，但本专利技术的内容并不 限于本实例。一分三同轴_波导功率分配/合成器的实施实例(1)根据给定的工作频率范围(15GHz 17GHz)，选择相应的波导管(BJ180)，这 样，波导管的宽边尺寸a和窄边尺寸b就被确定了，a = 12. 954mm, b = 6. 477mm；(2)已知N = 3，用选定波导管的宽边尺寸a = 12. 954mm作为正三边形的一个边， 制成一个正三边形金属板，上下各一片；(3)两片正三边形金属板间的间距为b = 6. 477mm,由机械加工连同输入/输出波 导管一次加工而成；(4)选用SMA激励头，将它安装在正三边形金属板的轴线上，激励头的探针伸入到 正三边形金属板的内部；(5)在探针的端部加装上金属球体，用来调整匹配；(6)通过Ansoft软件，对探针伸入的深度和球的直径等参数进行仿真优化，直到 达到最佳的匹配状态为止，最后的结果为，探针伸入的深度1 = 0.213入，球的直径(1 = 0. 24 λ ；(7)根据仿真优化结果，进行结构设计，如图8所示。本一分三同轴_波导功率分配/合成器在约11 %的相对带宽内的仿真结果为输入 口的VSWRS 1.2(见图13)，功率分配的不均衡度< 0. 2dB (见图14)。用同样的方法可以进行一分五同轴_波导功率分配/合成器、一分八同轴_波导 功率分配/合成器及一分十六同轴_波导功率分配/合成器的设计，图4为一分三同轴_波 导功率分配/合成器的仿真模型，图5为一分五同轴-波导功率分配/合成器的仿真模型， 图6为一分八同轴-波导功率分配/合成器的仿真模型，图7为一分十六同轴_波导功率 分配/合成器的仿真模型(由于方法一样，故只列举四种同轴_波导功率分配/合成器模 型)。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一分任意路的同轴－波导功率分配／合成器，包括两片正Ｎ边形金属板和一个激励头，其特征在于：Ｎ为实际需要的功率分配／合成路数，两片正Ｎ边形金属板在其法线方向上的投影重叠，组成一个正Ｎ边形的同轴平行板激励器，正Ｎ边形金属板的边长为ａ，两片正Ｎ边形金属板之间的间距为ｂ，ａ和ｂ分别是根据给定的工作频率范围选用的相应波导管的宽边尺寸和窄边尺寸，同轴平行板激励器的每一边接一个波导管，形成了Ｎ个端口；激励头安装在正Ｎ边形金属板的轴线上，激励头的激励探针伸入到两片正Ｎ边形金属板之间，并将激励头紧固在其中的一片上。

【技术特征摘要】
一种一分任意路的同轴 波导功率分配/合成器，包括两片正N边形金属板和一个激励头，其特征在于N为实际需要的功率分配/合成路数，两片正N边形金属板在其法线方向上的投影重叠，组成一个正N边形的同轴平行板激励器，正N边形金属板的边长为a，两片正N边形金属板之间的间距为b，a和b分别是根据给定的工作频率范围选用的相应波导管的宽边尺寸和窄边尺寸，同轴平行板激励器的每一边接一个波导管，形成了N个端口；激励头安装在...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋锡明，庄少华，王国泉，
申请(专利权)人：陕西黄河集团有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]