一种径向功率分配器的制作方法

本实用新型涉及毫米波通信领域，尤其涉及一种径向功率分配器。

背景技术：

在v波段及以上频率实现对电磁波信号的分路与合路时，当需要一个合路入口和多个分支出口时，就需要考虑能够在这些分支出口上实现相同特性的分路，以保证电磁波信号在分路时在各个支路上获得相同的信号特性，这对v波段的功率分配器设计提出了新的挑战。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种径向功率分配器，解决现有技术中波导功率分配器的各支路在电磁波信号分路时存在各支路的幅度相位不一致、损耗高以及不便于装配的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种径向功率分配器，包括安装壳体，所述安装壳体包括上下对接组合在一起的上壳体和下壳体，在所述安装壳体的周向侧面对称设置有多个波导法兰接口；所述上壳体和下壳体沿所述波导法兰接口中心的矩形波导口的长边方向等距离分割，在所述安装壳体的上表面中心位置处设置有圆波导接口，所述圆波导接口在所述安装壳体内延伸为圆波导，圆波导与矩形波导口通过径向过渡结构连通。

优选的，所述径向过渡结构包括圆波导与径向波导过渡体、径向波导与矩形波导过渡体；所述圆波导与径向波导过渡体包括在所述圆波导的端壁设置的匹配圆台，所述匹配圆台的圆心与圆波导的横截面的圆心重合，并且所述匹配圆台的半径小于所述圆波导的横截面的半径，在所述圆波导的圆弧侧壁面径向向外延伸出第一过渡波导；所述径向波导与矩形波导过渡体包括与所述第一过渡波导的出口连接、径向延伸且开口宽度渐宽的第二过渡波导，所述第二过渡波导的出口连接矩形波导。

优选的，径向过渡转换结构沿所述圆波导的周向均匀分布有2n个，n≥1，相邻的所述径向过渡转换结构之间留有间距。

优选的，所述第一过渡波导的宽度w1与所述圆波导的半径r1满足关w1＝2r1sin(θ/2)，其中θ为所述第一过渡波导对应在圆波导的弧度角，并且满足θ＜180°/n。

优选的，所述径向过渡转换结构是由设置在上壳体对接面上的上径向过渡转换波导槽以及设置在下壳体对接面上的下径向过渡转换波导槽拼接而成，所述上径向过渡转换波导槽的形状和深度相同与所述下径向过渡转换波导槽的形状和深度相同。

优选的，所述上径向过渡转换槽包括连接通位于上壳体对接面中心的圆波导孔的第一上过渡波导槽以及与第一上过渡波导槽的出口连通的第二上过渡波导槽，所述第二上过渡波导槽的出口连通上矩形波导槽。

优选的，所述下径向过渡转换槽包括连接通位于下壳体对接面中心的圆波导槽的第一下过渡波导槽以及与第一下过渡波导槽的出口的连通的第二下过渡波导槽，所述第二下过渡波导槽的出口连通下矩形波导槽，所述匹配圆台设置在所述圆波导槽的中心位置。

优选的，在相邻的所述上径向过渡转换波导槽之间设置有连接孔，在相邻的所述下径向过渡转换波导槽之间对应设置有螺纹孔；临近所述安装壳体的边缘、每个上矩形波导槽的两侧设置有连接孔，每个下矩形波导槽的两侧对应设置有螺纹孔；螺纹柱穿过所述连接孔以及螺纹孔将所述上壳体与下壳体紧密连接。

优选的，n＝8，所述安装壳体形状为正十六棱体，所述波导法兰接口设置在棱面上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种径向功率分配器，包括安装壳体，安装壳体包括上下对接组合在一起的上壳体和下壳体，在安装壳体的周向侧面对称设置有多个波导法兰接口；上壳体和下壳体沿波导法兰接口中心的矩形波导口的长边方向等距离分割，在安装壳体的上表面中心位置处设置有圆波导接口，圆波导接口在安装壳体内延伸为圆波导，圆波导与矩形波导口通过径向过渡结构连通。本实用新型通过径向功率分配器实现了圆波导te01模式与矩形波导te10模式之间的转换，具有各支路幅度相位一致性好、低损耗以及便于装配的特点。

附图说明

图1是根据本实用新型径向功率分配器一实施例的安装壳体结构示意图；

图2是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中的径向过渡结构示意图；

图3是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中的圆波导与径向波导过渡体结构示意图；

图4是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中的径向波导与矩形波导过渡体的结构示意图；

图5是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中的结构示意图；

图6是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中的结构示意图；

图7是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中的上壳体对接面结构示意图；

图8是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中的下壳体对接面结构示意图；

图9是根据本实用新型径向功率分配器另一实施例中安装壳体的仿真图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，径向功率分配器包括安装壳体1，安装壳体1包括上下对接组合在一起的上壳体101和下壳体102，在安装壳体1的周向侧面对称设置有多个波导法兰接口2；上壳体101和下壳体102沿波导法兰接口2中心的矩形波导口201的长边方向等距离分割，在安装壳体1的上表面中心位置处设置有圆波导接口301，圆波导接口301在安装壳体1内延伸为圆波导，圆波导与矩形波导口201通过径向过渡结构连通。可以看出，安装壳体1由上壳体101和下壳体102拼接组合而成，简化了加工难度，并且便于径向功率分配器的装配。

如图2所示，径向过渡结构4包括圆波导与径向波导过渡体401和径向波导与矩形波导过渡体402。

如图3所示，圆波导与径向波导过渡体401包括在圆波导3的端壁设置的匹配圆台302，匹配圆台302的圆心与圆波导3的横截面的圆心重合，并且匹配圆台302的半径小于圆波导3的横截面的半径，在圆波导3的圆弧侧壁面径向向外延伸出第一过渡波导5。

结合图4，径向波导与矩形波导过渡体402包括与第一过渡波导5的出口连接、径向延伸且开口宽度渐宽的第二过渡波导6，第二过渡波导6的出口连接矩形波导7。

优选的，径向过渡转换结构4沿圆波导3的周向均匀分布有2n个，n≥1，相邻的径向过渡转换结构之间留有间距。

结合图5，第一过渡波导5的宽度w1与圆波导3的半径r1满足关w1＝2r1sin(θ/2)，其中θ为第一过渡波导5对应在圆波导3的弧度角，并且满足θ＜180°/n。

优选的，n＝8，结合图6，圆波导3的半径r1为3.74mm，匹配圆台301的半径r为1.6，高度h为1.3mm；第一过渡波导5的宽度w1＝0.94mm，第一过渡波导5的径向长度l1为2.52mm。第二过渡波导6(减高波导与全高波导过渡波导)的输入口的宽度与第一过渡波导5的宽度相等，其大小为0.94mm；第二过渡波导6的输出口的宽度w2与矩形波导7的窄边的宽度相等，即w2＝1.88mm；第二过渡波导6的径向长度l2为15mm；第一过渡波导5与第二过渡波导6的长边长度均与输出的矩形波导7的长边长度一致，均为3.759mm,矩形波导7的径向长度l3为12mm。

如图1所示，安装壳体的形状为正十六棱体，波导法兰接口设置在正十六棱体的棱面上。正十六棱体的棱边长为10mm，上壳体101以及下壳体102的高度均为10mm。

进一步的，径向过渡转换结构是由设置在上壳体对接面上的上径向过渡转换波导槽以及设置在下壳体对接面上的下径向过渡转换波导槽拼接而成，上径向过渡转换波导槽的形状和深度相同与下径向过渡转换波导槽的形状和深度相同。

具体的，如图7所示，在上壳体101中，上径向过渡转换槽包括连接通位于上壳体对接面a中心的圆波导孔303的第一上过渡波导槽501以及与第一上过渡波导槽501的出口连通的第二上过渡波导槽601，第二上过渡波导槽601的出口连通上矩形波导槽701。

如图8所示，在下壳体102中，下径向过渡转换波导槽包括连接通位于下壳体对接面b中心的圆波导槽304的第一下过渡波导槽502以及与第一下过渡波导槽502的出口的连通的第二下过渡波导槽602，第二下过渡波导槽602的出口连通下矩形波导槽702，匹配圆台302设置在圆波导槽304的中心位置。

结合图7和图8，在相邻的上径向过渡转换波导槽之间设置有贯通的连接孔8，相邻的下径向过渡转换波导槽之间对应设置有螺纹孔9；临近安装壳体的边缘、每个上矩形波导槽的两侧设置有连接孔8，每个下矩形波导槽的两侧对应设置有螺纹孔9；螺纹柱穿过连接孔8以及螺纹孔9将上壳体101与下壳体102紧密连接。

如图9所示，对径向波导功率分配器进行测试，可以看出，该径向波导功率分配器的在55ghz-65ghz内，插入损耗为1.4db左右，回波损耗在-14db以下，在52ghz-67ghz内，回波损耗基本低于-13db。

径向波导功率分配器通过减小输出波导的高度(第一过渡波导的宽度)实现16路径向分配/合成路数，随着路数增加，对无源网络的损耗较小，避免了传统二进制功率合成方式随着合成级数增加损耗也急速增加的弊端，分配/合成效率高。同时该径向波导功率分配器没有微带、同轴结构，易装配，损耗低。由于自身的物理结构的对称性，各输出支路之间具有良好的幅度相位一致性。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种径向功率分配器，包括安装壳体，安装壳体包括上下对接组合在一起的上壳体和下壳体，在安装壳体的周向侧面对称设置有多个波导法兰接口；上壳体和下壳体沿波导法兰接口中心的矩形波导口的长边方向等距离分割，在安装壳体的上表面中心位置处设置有圆波导接口，圆波导接口在安装壳体内延伸为圆波导，圆波导与矩形波导口通过径向过渡结构连通。本实用新型通过径向功率分配器实现了圆波导te01模式与矩形波导te10模式之间的转换，具有各支路幅度相位一致性好、低损耗以及便于装配的特点。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。