紧凑型t形e面支节的制作方法
【专利摘要】本实用新型公布了一种紧凑型T形E面支节，包括耦合腔，端口A、端口B、端口C，和至少一个一级、两级或多级的匹配段，该匹配段的一端与耦合腔相连，另一端与端口A或端口B或端口C相连。本实用新型实现了紧凑型宽带波导功分器。本实用新型的紧凑型T形E面支节结构简单紧凑，可以方便地与其它微波元器件作为一体一次性加工完成，可以成为集成波导系统的重要元器件。本实用新型具有高达30%的相对作带宽，还具有加工调试成本低、输出端之间幅相精度高等特点，可以广泛用于雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。
【专利说明】紧凑型T形E面支节
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种功分器，具体地说，是涉及一种幅度和相位一致性好的紧凑型宽带功率分配器。
【背景技术】
[0002]功分器是现代微波通信和军事电子系统中的一种通用元件。波导功分器由于其功率容量高、插入损耗低等特点，应用十分广泛。紧凑型T形E面支节既可以单独使用，也可以通过串接构成多路功分网络，用于相控阵雷达、天线阵以及功率合成等领域。紧凑型T形E面支节可以为各种传输线形式，但以波导紧凑型T形E面支节(普遍称为T形波导分支)最为普遍。已有的波导紧凑型T形E面支节存在以下不足:1)带宽不足。市场上的波导紧凑型T形E面支节的相对工作带宽普遍在15%左右。2)小型化限制，已有技术无法在很小的空间内对端口 A进行良好的全带宽匹配。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供幅度和相位一致性好，相对工作带宽可以达到30%以上的紧凑型宽带紧凑型T形E面支节功率分配器。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0005]紧凑型T形E面支节，包括耦合腔，端口 A、端口 B、端口 C，其特征在于，还包括至少一个一级或两级或多级的匹配段，该匹配段的一端与耦合腔相连，该匹配段的另一端与端口 A或端口 B或端口 C相连。
[0006]为了改善端口 A作为输入端时，该紧凑型T形E面支节在宽带范围内的匹配，各匹配段的宽度按如下方式设置:对于与端口 A相连的匹配段，存在一条位于水平面内并连接耦合腔中某一点和端口 A上另一点的一条线段AX，该与端口 A相连的匹配段和端口 A在垂直于线段AX的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔到端口 A的方向不变或单调变小；对于与端口 B相连的匹配段，存在一条位于水平面内并连接耦合腔中某一点和端口 B上另一点的一条线段BY，该与端口 B相连的匹配段和端口 B在垂直于线段BY的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔到端口 B的方向不变或单调变大；对于与端口 C相连的匹配段，存在一条位于水平面内并连接耦合腔中某一点和端口 C上另一点的一条线段CZ，该与端口 C相连的匹配段和端口 C在垂直于线段CZ的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔到端口 C的方向不变或单调变大。
[0007]所述紧凑型T形E面支节内部由空气填充。为了器件的小型化，我们也可以使所述紧凑型T形E面支节内部由其它介质填充。耦合腔和所有匹配段的总和结构为结构Q，结构Q在三维空间中的最大尺寸小于在无限大的该填充介质中该紧凑型T形E面支节中心工作频率对应的波长的2.5倍。
[0008]为了实现器件的宽带特性，端口 A设置为输入端，我们使该紧凑型T形E面支节的端口 A的反射系数在大于30%的相对工作带宽内低于-15dB。
[0009]为了便于利用普通数控铣床加工，便于该器件与其它微波器件的集成，该紧凑型T形E面支节的所有部分，包括耦合腔、端口 A、端口 B、端口 C和所有匹配段的上表面都为同一个平面的一部分。这样，该紧凑型T形E面支节和其它相连的微波器件可以分为底座和盖板加工完成。其中底座和盖板之间没有很高的对位要求。
[0010]为了在两个输出端之间实现良好的幅度和相位一致性，该紧凑型T形E面支节的所有部分，包括耦合腔、端口 A、端口 B、端口 C和所有匹配段构成镜像对称结构。即与端口A连接的匹配段为镜像对称结构，其对称平面为对称平面X。该紧凑型T形E面支节的所有部分，包括耦合腔、端口 A、端口 B、端口 C和所有匹配段相对于对称平面X构成镜像对称结构。具体地讲，耦合腔1、端口 A2以对称平面X为对称面而自身成镜像对称结构。端口 B3以对称平面X为对称面与端口 C4构成镜像对称结构。连接端口 B3的匹配段11以对称平面X为对称面与连接端口 C4的匹配段11构成镜像对称结构。
[0011]端口 A、端口 B和端口 C的中心处的电场方向都在水平面内。
[0012]该紧凑型T形E面支节的端口 A、端口 B、端口 C可以分别为矩形波导、圆波导、脊波导、基片集成波导或带线中的任意一种。
[0013]为了便于修正加工误差，耦合腔或/和匹配段的上表面可以设置可以从外面调节其插入深度的微调螺钉。
[0014]该紧凑型T形E面支节的端口 A的法线方向与端口 B或/和端口 C的法线方向之间的夹角大于60度并小于120度，以90度最为常见。或者端口 A的法线方向与端口 B或/和端口 C的法线方向之间的夹角大于150度并小于210度，以180度最为常见。
[0015]本实用新型提供了一种结构紧凑紧凑型T形E面支节。其中，端口 A在宽带范围内可以实现良好匹配。由于该紧凑型T形E面支节可以分为底座和盖板，分别采用普通数控铣床一次性加工完成，在相互串接构成多路功分网络时，所有电路都可以分为底座和盖板，分别采用普通数控铣床一次性加工完成，由此可以大大简化加工，同时更好地保证加工精度。与已有的E面T形分支相比，该实用新型在相对工作带宽金和端口 A匹配等方面有显著优势。同时，矩形波导的紧凑型T形E面支节可以用于集成波导网络中。
[0016]本实用新型的工作原理可以简述如下:当微波信号通过端口 A进入到耦合腔中被分为两路后，由于传输过程中的不连续性，信号在端口 A将被反射。通过在耦合腔中设置特殊的空腔结构并在端口 A或/和输出端设置匹配段引入额外反射，可以使端口 A的反射在宽频段内被抵消，从而实现宽带良好的匹配。本实用新型让多个不连续性直接紧密连接，从而实现宽频段内的紧凑型T形E面支节的端口 A的良好匹配。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为实施实例I的俯视示意图
[0018]图2为实施实例2的俯视示意图
[0019]附图中标号对应名称:1-耦合腔，2-端口 A，3_端口 B，4-端口 C，11-匹配段。
[0020]本说明书中部分名词规定如下:
[0021 ] 水平面，也就是本文中的纸面。水平方向，也就是位于水平面内的方向。垂直方向，也就是与水平面垂直的方向。
[0022]法线方向:是指垂直于端口 A或端口 B或端口 C端面远离紧凑型T形E面支节的方向。图中箭头P表示各个端口的法线方向。
[0023]任意三维结构在三维空间中的最大尺寸:该三维结构中任意两点的距离的最大值。
[0024]镜像对称:对于任意三维封闭空间，存在一平面对称平面X,对于该三维封闭空间中的任意点A，总存在该三维封闭空间中的对应点B，使得线段AB与该平面X垂直，而且线段AB与平面X的交点将线段AB分为长度相等的两部分。这时，该三维封闭空间称为镜像对称，平面X称为镜像对称平面。
[0025]相对工作带宽:如果一只微波器件的工作平率范围从Π到f2，其相对工作带宽确定为:【2*(f2-fl)/(f2+fl)】的绝对值。
[0026]匹配段和端口在垂直于线段AX的某一平面内的最大宽度:匹配段和端口与垂直于线段AX的某一平面的截面图形在水平方向上的宽度的最大值。
[0027]匹配段和端口在垂直于线段AX的某一平面内的最大深度:匹配段和端口与垂直于线段AX的某一平面的截面图形在垂直方向上的深度的最大值。
【具体实施方式】
[0028]实施实例I
[0029]如图1所示，紧凑型T形E面支节，包括耦合腔I，端口 A2、端口 B3、端口 C4，还包括3个I级的匹配段11。该匹配段11的一端与耦合腔I相连，该匹配段11的另一端与端口 A2或端口 B3或端口 C4相连.
[0030]端口 A2为输入端。与端口 A2相连的匹配段11和端口 A2在垂直于线段AX的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔I到端口 A2的方向不变或单调变小。与端口 B3相连的匹配段11和端口 B3在垂直于线段BY的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔I到端口 B3的方向不变或单调变大。与端口 C4相连的匹配段11和端口 C4在垂直于线段CZ的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔I到端口 C4的方向不变或单调变大。
[0031]该紧凑型T形E面支节的端口 A2的反射系数在大于30%的相对工作带宽内低于-15dB。
[0032]所述紧凑型T形E面支节内部由空气介质填充。耦合腔I和所有匹配段11的总和结构为结构Q。结构Q在三维空间中的最大尺寸小于在无限大的该填充介质中该紧凑型T形E面支节中心工作频率对应的波长的2.5倍。
[0033]该紧凑型T形E面支节的所有部分，包括耦合腔1、端口 A2、端口 B3、端口 C4和所有匹配段11的上表面都为同一个平面的一部分。
[0034]与端口 A2连接的匹配段11为镜像对称结构，其对称平面为X。该紧凑型T形E面支节的所有部分，包括耦合腔1、端口 A2、端口 B3、端口 C4和所有匹配段11相对于对称平面X构成镜像对称结构。具体来讲，耦合腔1、端口 A2以对称平面X为对称面而自身成镜像对称结构。端口 B3以对称平面X为对称面与端口 C4构成镜像对称结构。连接端口 B3的匹配段11以对称平面X为对称面与连接端口 C4的匹配段11构成镜像对称结构。
[0035]所述端口 A2的中心处的电场方向在水平面内，端口 B3和端口 C4的中心处的电场方向也在水平面内。
[0036]所述端口 A2、端口 B3、端口 C4都为矩形波导。
[0037]该紧凑型T形E面支节的端口 A2的法线方向与端口 B3和端口 C4的法线方向之间的夹角等于90度。所以，该紧凑型T形E面支节构成紧凑型E面T形波导功分器。
[0038]实施实例2
[0039]如图2所示，与实施实例I相比，该实施实例的区别仅在于，1、所述端口 A2的法线方向与端口 B3和端口 C4的法线方向相反。所以，该紧凑型T形E面支节构成紧凑型E面Y形波导功分器。
[0040]上述仅为举例，给出了本实用新型的一些较佳的实现方式。实际生产中，耦合腔I可以为各种形状的空腔，内部还可以设置各种金属凸台或凹槽。
[0041]本实用新型的紧凑型T形E面支节具有结构简单紧凑、高达30%的相对带宽、加工调试成本低、输出端之间幅度和相位一致性好等特点。它们既可以单独被使用，更可以用于构成多路功分器。特别是其准平面结构，这些器件都可以分为底座和盖板，分别采用普通数控铣床一次性加工完成，很好地保证了器件的加工精度并大大降低加工成本。该器件可以广泛用于雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。
【权利要求】
1.紧凑型T形E面支节，包括耦合腔(1)，端口A(2)、端口 B(3)、端口 C(4)，其特征在于，还包括至少一个一级或两级或多级的匹配段(11)，该匹配段(11)的一端与耦合腔(I)相连，该匹配段(11)的另一端与端口 A (2)或端口 B (3)或端口 C (4)相连； 对于与端口 A (2)相连的匹配段(11)，存在一条位于水平面内并连接耦合腔(I)中某一点和端口 A (2)上另一点的一条线段AX，该与端口 A (2)相连的匹配段(11)和端口 A(2 )在垂直于线段AX的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔(I)到端口 A (2 )的方向不变或单调变小；对于与端口 B (3)相连的匹配段(11)，存在一条位于水平面内并连接耦合腔(I)中某一点和端口 B (3)上另一点的一条线段BY，该与端口 B (3)相连的匹配段(11)和端口 B (3)在垂直于线段BY的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔(I)到端口 B (3)的方向不变或单调变大；对于与端口 C(4)相连的匹配段(11)，存在一条位于水平面内并连接耦合腔(I)中某一点和端口 C (4)上另一点的一条线段CZ，该与端口 C (4)相连的匹配段(11)和端口 C (4)在垂直于线段CZ的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔(I)到端口 C (4)的方向不变或单调变大；所述端口 A (2)、端口 B (3)和端口 C (4)的中心处的电场方向都在水平面内。
2.根据权利要求1所述的紧凑型T形E面支节，其特征在于，该紧凑型T形E面支节的端口 A (2)的反射系数在大于30%的相对工作带宽内低于-15dB。
3.根据权利要求1所述的紧凑型T形E面支节，其特征在于，所述紧凑型T形E面支节内部由空气介质或其它介质填充；耦合腔(I)与所有匹配段(11)的总和结构为结构Q，结构Q在三维空间中的最大尺寸小于在无限大的该填充介质中该紧凑型T形E面支节中心工作频率对应的波长的2.5倍。
4.根据权利要求1中所述的紧凑型T形E面支节，其特征在于，耦合腔(I)、端口A(2)、端口 B (3)、端口 C (4)和所有匹配段(11)的上表面都为同一个平面的一部分。
5.根据权利要求1所述的紧凑型T形E面支节，其特征在于，与端口A(2)连接的匹配段(11)为镜像对称结构，该匹配段(11)的对称平面为对称平面X ;该紧凑型T形E面支节的所有部分，包括耦合腔(I)、端口 A (2)、端口 B (3)、端口 C (4)和所有匹配段(11)相对于对称平面X构成镜像对称结构。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的紧凑型T形E面支节，其特征在于，所述端口A(2)、端口 B (3)、端口 C (4)可以分别为矩形波导、圆波导、脊波导、基片集成波导或带线中的任意一种。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的紧凑型T形E面支节，其特征在于，端口A (2)的法线方向与端口 B (3)或/和端口 C (4)的法线方向之间的夹角大于60度并小于120度。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的紧凑型T形E面支节，其特征在于，端口A (2)的法线方向与端口 B (3)或/和端口 C (4)的法线方向之间的夹角大于150度并小于210度。
【文档编号】H01P1/208GK204011618SQ201420409117
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】王清源 申请人:成都赛纳赛德科技有限公司