一种Ka波段低耗紧凑型馈电网络的制作方法

本实用新型涉及一种ka波段低耗紧凑型馈电网络。属于微波技术领域。

背景技术：

毫米波频段是目前军事电子技术发展的主要频段，广泛应用于导弹精确制导、雷达、保密通信、电子对抗和测试技术等方面。为了获得更大的输出功率，工程上需要采用功率合成技术，将多个有源放大器并联合成输出。在功率合成过程中，合成方式是决定大功率输出效率、合成复杂度等指标的重要因素。目前，常用的合成方式主要有二进制结构的电路合成、自由空间功率合成和波导结构的电路合成方式等。其中，空间功率合成建模和设计复杂、散热困难；基于微带结构的电路合成方式损耗大，合成效率低；而波导结构的电路合成方式损耗小、合成效率高、散热良好。因此，近年来国内外多个科研院所对波导结构的功率合成器进行了研究，可以说功率合成器馈电网络是雷达天线阵面的最主要的组成部分之一，其性能的好坏直接关系到天线波束的性能。毫米波雷达通常对馈电网络的体积、重量、损耗有极其苛刻的要求。

在毫米波段要实现小损耗、高功率的馈电网络，最佳的选择是以波导元器件为基本单元的网络形式。具体实现方式由标准魔t、宽/窄边耦合电桥、单t、分支波导等部件级联而成。这些网络各有利弊，以魔t为单元的网络体积大、重量重；以宽/窄边耦合电为单元的网络虽可以实现任意加权的网络但体积也过于庞大。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种ka波段低耗紧凑型馈电网络，采用变异e面t结合e面单t等级联而成，实现了耐高压特性下极小空间内的任意微波信号分合。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种ka波段低耗紧凑型馈电网络，包括一个波导口径变换、四个e弯波导、一个e面单t和两个e面变异单t，所述波导口径变换依次与两个e弯波导、e面单t相连后形成一路1∶2合成/分配器，其中波导口径变换形成一个波导输入端口；另外两个e弯波导的一端分别与e面单t的两端相连，另一端分别连接两个e面变异单t后形成2路1∶2合成/分配器，其中两个e面变异单t形成四个输出端口；通过级联形成了波导口径变换到e面变异单t的四分合成/分配器。

优选地，所述波导口径变换采用渐变阻抗变换器形式，由波导入口向内口径逐渐变窄。

优选地，所述的四个e弯波导内腔采用外圈为圆弧、内圈为直角结构形式，提供更高的隔离度、避免自激现象。

优选地，所述e面单t为标准形式元件，采用匹配块和膜片组合方式进行匹配，膜片位于e面单t的e面底部，保证te10波在此无限制传播，通过耦合进入支臂；匹配块位于膜片的对面，形状为一个凸块，用于补偿耦合造成的阻抗失配。

优选地，所述e面变异单t把标准e面单t2形式下支臂分面传输方式转变为共面传输，将e面变异单t内腔设计为y型，采用渐变线阻抗匹配方式。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、实现宽带合成/分配功能：通过变异e面t及e面单t实现网络的合成/分配功能，通过调整其匹配方式来实现t的宽带特性。

2、实现高可靠特性：本实用新型网络的基本单元为波导元件，大大提高了产品的可靠性。

3、实现结构紧凑、轻量化、易集成特性：通过变异e面t及e面单t结合使用，大大减小了走线尺寸，降低了重量，能够满足以其为单元集成大型网络的结构尺寸及重量要求。

4、低损耗特性：利用金属波导的较低损耗、单模传输和高功率容量特性，完成信号低损耗传输。

附图说明

图1为本实用新型的馈电网络1的三维立体图。

图2为图1中本实用新型的馈电网络1的a向视图。

图3为图1中本实用新型的馈电网络1的b向视图。

图4为图1中本实用新型的馈电网络1的剖面示意图。

图5为图2中本实用新型的馈电网络1的e面单t2的局部放大图。

图6为图2中本实用新型的馈电网络1的e面变异单t3、4的局部放大图。

图7为图2中本实用新型的馈电网络1的e弯波导5、6、7、8的局部放大图。

图8为图2中本实用新型的馈电网络1的波导口径变换9的局部放大图。

图中包含以下附图标记：

1、馈电网络，2、e面单t，3～4、e面变异单t，5～8e弯波导，9、波导口径变换，10、匹配块，11、膜片。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的ka波段低耗紧凑型馈电网络，参照图1、2、3、4，为了解决现有毫米波馈电网络的体积大、重量大、损耗大的问题，本实用新型的馈电网络(1)以波导作为传输载体，为实现小型化要求采用半高波导，具体为用变异e面t结合e面单t构建馈电网络，包括1个波导口径变换9、4个e弯波导5、6、7、8、1个e面单t2、2个e面变异单t3、4，大幅减小了体积和重量、降低了损耗，实现信号的合成/分配。本实施例中的馈电网络为一个1∶4(1分4)馈电网络，用于实现ka波段信号的合成/分配，实现了信号等幅等相传输。

所述波导口径变换9依次与e弯波导7、8、e面单t2相连后形成1路1∶2合成/分配器，其中波导口径变换9形成1个波导输入端口；所述e弯波导5、6的一端分别与e面单t2的两端相连，另一端分别连接e面变异单t3、4后形成2路1∶2合成/分配器，其中2个e面变异单t3、4形成4个端口；通过级联形成了波导口径变换9到e面变异单t3、4的4分合成/分配器。各器件间没有具体的尺寸配合要求，通过调整各器件的匹配方式，在满足系统的接口要求基础上，保证器件间不互相影响，就可使系统电性能达到最优。

参照图4、8，馈电网络1的波导口径变换9采用渐变阻抗变换器形式，由波导入口向内口径逐渐变窄，在结构上不存在尺寸上的突变，有利于在高功率下工作、可在极宽频率范围应用，有更好地带宽匹配性能。通过调整渐变线的长度和口面大小，保证了在最短距离内电性能最优，既增宽频带又可缩减尺寸，实现了网络口径从全高波导变换到半高波导的宽带匹配特性。

参照图4、7，馈电网络1的e弯波导5、6、7、8是为解决波导连接端口匹配、保证信号等幅反相传输，以及变方向输出，它与常用的内腔均为圆弧的普通弯波导不同，该e弯波导7、8内腔采用的是外圈为圆弧、内圈为直角结构形式，提供更高的隔离度、避免自激现象。通过调整内腔外圆弧线的尺寸实现网络的宽带匹配特性，避免信号相互干扰。

参照4、5，馈电网络1的e面单t2为标准形式元件，为了保证各端口达到完全匹配，采用匹配块10和膜片11组合方式进行匹配，膜片11位于e面单t2的e面底部，保证te10波在此无限制传播，通过耦合进入支臂；匹配块10位于膜片11的对面，形状为一个凸块，用于补偿耦合造成的阻抗失配。通过选用合适匹配膜片11，以及匹配块10形状和大小，来确保场元分布均匀、稳定工作状态，实现网络的宽带特性。

参照图4、6，馈电网络(1)的e面变异单t3、4是为了解决外部器件的端口匹配问题，把标准e面单t2形式下支臂分面传输方式转变为共面传输。为实现共面传输，e面变异单t3、4内腔设计为y型，采用渐变线阻抗匹配方式，通过改变渐变线的长度和口面尺寸，实现宽带匹配特性，满足任意小尺寸端口间距、降低重量要求，并且结构形式简单、加工方便。

为便于公众理解，下面基于上述技术方案针对实际的信号分路和信号合成进行说明：

信号分路：

信号从合口(端口1)输入时，经波导口径变换9、e弯波导7、8、e面单t2后信号等幅反相输出，再经e弯波导5、6后信号变为等幅等相，经e面变异单t3、4后在分口2、3、4、5等幅等相输出，实现网络的等幅等相分配功能。

信号合成：

信号从e面变异单t3、4的分口2、3、4、5等幅等相输入，经e弯波导5、6后信号变为等幅反相输出，再经e面单t2、e弯波导7、8，从波导口径变换9合口等幅等相输出，实现网络的合成功能。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。