身形匀称的大功率微波结构的制作方法

本实用新型涉及一种微波器件,具体地说，是涉及一类紧凑型高功率器件，包括谐波抑制滤波器，功率合成用的功分器和合路器，波导开关电路，波导限幅器和波导衰减器等。

背景技术：

微波滤波器技术中寄生通带的抑制问题一直是本行业关注的热点。为了获得远离工作通带的寄生通带，需要使构成滤波器的谐振腔的高次模的频率远远高于其工作模式的频率。通常采用的办法是在谐振腔中深度加载电容性金属柱、金属柱加金属盘或者金属柱加金属盘加金属筒。对于一定的工作频率，这将导致谐振腔的尺寸的缩小，从而导致由此构成的滤波器的功率容量的急剧下降。

为了提高微波器件的功率容量，一种方案是利用功分器将数个微波滤波器并联，再通过同样的功分器将各微波滤波器合路。这种方案的缺点是整体器件的体积较大。

在功率合成器方面，传统的功分网络和功率合成网络体积大。采用波导输入输出时，需要附加波导同轴转接器而且波导同轴转接器所占体积太大。

波导开关、波导限幅器和波导衰减器受到二极管的功率限制，高功率容易击穿。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种紧凑型身形匀称的大功率微波结构，提高微波器件的功率容量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

身形匀称的大功率微波结构，包括分别位于输入端和输出端两段传输线，两段传输线的轴线相互重合。

为了缩小器件的体积，与常规的波导器件采用横截面形状渐变的波导段实现匹配的方法不同，本实用新型的所述传输线为均匀传输线；所述均匀传输线为横截面形状不随其轴线而变化的传输线。

所述身形匀称的大功率微波结构的宽带匹配采用位于每段传输线上的金属体A来实现，因此，还包括贯穿所述每段传输线表面的至少两个金属体A；或只有一端与传输线外表面连接的至少两个柱状金属体A或只有一端与传输线内底表面连接的至少两个柱状金属体A；所述金属体A的轴线方向与所述传输线的轴线方向垂直。

为了连通两根传输线并增大所述身形匀称的大功率微波结构的功率容量，还包括至少两根信号通道；所述每根信号通道的轴线方向与所述传输线的轴线方向平行，每根信号通道连通位于输入端和输出端的两段传输线。

为了进一步展宽所述身形匀称的大功率微波结构的工作带宽，每一个所述柱状金属体A对应设置在所述某一信号通道的轴线附近，柱状金属体A轴线上的任意一点与所对应的信号通道的轴线上的任意一点的连线在X方向上的投影的长度小于所在的信号通道在X方向最大宽度的1/3。

所述信号通道之间除在位于其两端的传输线处外，没有任何其它信号耦合通道。这点是本实用新型区别于一些传统微波器件，比如E面波导滤波器的地方。

为了让信号在很宽的频段内通过一根传输线传输到另一根传输线，还包括位于每根信号通道内部的至少一根金属脊；所述金属脊为柱状结构，其轴线方向与所述传输线的轴线方向平行并只在其一个侧面与所在的信号通道的一个侧面连接。

所述金属脊只与所在的信号通道的外表面连接。或者所述金属脊只与所在的信号通道的内底表面连接。本文中的内外是相对于所述身形匀称的大功率微波结构的轴线而言。指向所述身形匀称的大功率微波结构的轴线的方向为内方向，离开所述身形匀称的大功率微波结构的轴线的方向为外方向。外表面即外方向所指向面，内底表面即内方向所指向面。

身形匀称的大功率微波结构为谐波抑制滤波器是，位于每根信号通道内部设置有金属体B；所述金属体B只与所在的信号通道的外表面连接。这时，信号通道内部有金属脊。但较佳的设计，在信号通道内部没有任何金属脊。

作为较佳的设计，所述金属体B也可以只与所在的信号通道的内底表面连接。

对于矩形波导身形匀称的大功率微波结构，所有传输线的外导体的横截面面形状为矩形。这时，所述传输线的基模工作模式为TE10模式。

所述信号通道的数目为8根或12根。所述信号通道的数目为8根或12根；所述信号通道均分为两组，分别位于所述矩形波导传输线的两个宽边上。所述信号通道的数目设置为4的整数倍，比如8，而要避免3、6等数字，是要避免在波导宽边的中心处设置信号通道。在波导宽边的中心处设置信号通道，其电磁波的电场将在这里集中，导致器件功率容量的下降。信号通道间可以等间距分布。

为了增大器件的功率容量并便于建模计算，所述身形匀称的大功率微波结构相对于YZ平面成镜像对称。

也可以同时要求所述身形匀称的大功率微波结构相对于XZ平面成镜像对称。

所有传输线的外导体的横截面形状为边长相等的等边三角形、正方形或其它多边形。

所有传输线可以为中空的正多边形波导。这时，传输线内的基模工作模式对应圆波导内的TM0n模式。

所有的传输线还包括内导体；所有的传输线为外导体为等边三角形、正方形或其它多边形的同轴结构。这时，传输线内的基模工作模式对应同轴线内的TEM波。

为了便于加工并实现器件的小型化，所有的信号通道的外表面和所有的传输线的外表面都齐平。

所述身形匀称的大功率微波结构可以用于构成大功率的开关、限幅器、衰减器和功率放大器。这时，上述身形匀称的大功率微波结构沿Z轴的中心被分为两段；两段之间设置有微波器件，所述微波器件包括PIN开关管、PIN限幅二极管、功率放大器中任意一种。

本实用新型的工作原理简述如下：许多高功率微波器件的实现需要在标准矩形波导的基础上减小信号通道的横截面尺寸，比如采用高次模频率很高的小体积谐振腔的谐波抑制器，采用PIN二极管的限幅器、衰减器和开关，采用功率放大器的功率合成网络等。根据电磁波理论，信号在小横截面的传输线中传输，一种为多导体传输线，以同轴线为最常见。第二种为单导体传输线，以脊波导为最常见。第三种是在小尺寸传输线中沿传输线的轴向加载电容性金属体。同轴线结构需要采用介质支撑其内导体，功率容量也偏低，同时加工有难度。本实用新型属于后面二种情况。本实用新型采用在所述传输线中增加金属体A，以改变所述传输线中的电磁场分布的方式改善所述传输线与多通道的所述小尺寸的传输线之间的匹配。

本实用新型将数个包括金属脊或一列电容性金属体安排在几个信号通道中的方式实现高功率身形匀称的大功率微波结构。与已有技术相比，本实用新型具有结构紧凑，重量轻，节省材料和结构简单的优点。

附图说明

图1为本实用新型的沿Z向的横截面示意图和实施实例1示意图。

图2为实施实例2的沿Z向的横截面示意图。

图3为本实用新型实施实例2的俯视示意图（去掉上盖板）。

图4为本实用新型实施实例3的俯视示意图（去掉上盖板）

图中的标号为：1、传输线；2、金属体A；3、信号通道；4、金属脊； 5、金属体B。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明。

实施实例1

如图1所示，身形匀称的大功率微波结构，身形匀称的大功率微波结构，包括分别位于输入端和输出端的轴线重合的两段传输线1。

所述传输线1为均匀传输线；所述均匀传输线的横截面形状不随该传输线的轴线而变化。

位于所述每段传输线1外表面上的8个金属体A2；所述金属体A2的轴线方向与所述传输线1的轴线垂直；所述金属体A2只在其一端与所在的传输线1外表面连接。

还包括8根信号通道3；所述每根信号通道3的轴线方向与所述传输线1的轴线方向平行并连通位于输入端和输出端的两段传输线1。

所述信号通道3之间除在位于其两端的传输线1处外，没有任何其它信号耦合通道。

为了让信号在很宽的频段内通过一根传输线1传输到另一根传输线1，还包括位于每根信号通道3内部的一根金属脊4；所述金属脊4为柱状结构，其轴线方向与所述传输线1的轴线方向平行并只在其一个侧面与所在的信号通道3的一个侧面连接。

所述金属脊4只与所在的信号通道3的内底表面连接。

所述身形匀称的大功率微波结构相对于YZ平面成镜像对称。

同时要求所述身形匀称的大功率微波结构相对于XZ平面成镜像对称。

所有的传输线1还包括内导体6；所有的传输线1为外导体为等边八边形的同轴结构。这时，传输线1内的基模工作模式对应同轴线内的TEM波。

所有的信号通道3的外表面和所有的传输线1的外表面都齐平。

为了进一步展宽所述身形匀称的大功率微波结构的工作带宽，每一个所述柱状金属体A2对应设置在所述某一信号通道3的轴线附近，柱状金属体A轴线上的任意一点与所对应的信号通道3的轴线上的任意一点的连线在X方向上的投影的长度小于所在的信号通道3在X方向最大宽度的1/3，在所述每段传输线1上至少有两个金属体A2。

实施实例2

如图2和3所示

本实施实例与实施实例1的区别仅在于，所有传输线1的外导体的横截面形状为矩形。这时，所述传输线1的基模工作模式为TE10模式。

所述信号通道3的数目为8根。分为两组，分别安置在所述传输线的上下两个宽边上。同时，也分为两组，对称地安置在所述传输线的左右两边。宽边即传输线面向信号通道的一边。

每根信号通道3的轴线附近，在所述每段传输线1上设置有两个金属体A2。

实施实例3

如图2和3所示

本实施实例与实施实例1的区别仅在于，身形匀称的大功率微波结构为谐波抑制滤波器。位于每根信号通道3内部设置有7个金属体B5；所述金属体B5只与所在的信号通道3的内底表面连接。

本实用新型可以构成各种高功率的微波器件，包括谐波抑制滤波器，功率合成用的功分器和合路器，波导开关电路，波导衰减器等。