波导混合环双工器的制作方法

本发明涉及微波无源元件，具体涉及一种波导混合环双工器。

背景技术：

功率分配器是微波电路系统中一类重要的微波无源元件，它们对信号实现进行功率分配或合成。它们在射频系统前端中扮演着重要角色,是混频器、功率放大器、移相器和天馈系统中不可或缺的电路部件。按输出端口信号相位差的不同,耦合器可分为90°定向耦合器和0°/180°定向耦合器。平行耦合线定向耦合器和分支线定向耦合器是90°定向耦合器的典型例子,而混合环和魔t是0°/180°定向耦合器的典型例子。

混合环耦合器又称鼠笼耦合，简称混合环。它可将微波信号按照一定的功率比例同相或反相输出,也可将两路信号合成为和信号和差信号。在耦合器的一些应用场合中,如混频器、调制解调器和高隔离功分器等,混合环因具有与平衡负载无关的良好隔离度而应用得更多。另外,混合环具有较为平坦的相位响应。正因为这些优点,混合环长期以来一直为人们所重视。

近年来,通信技术取得了迅猛的发展。一方面,通信的频段越来越宽；另一方面,越来越多的通信系统工作在多个频段上,例如2.45/5.2ghz的无线局域网系统(wlan)和0.9/1.8ghz的全球移动通信系统等。由此可见,宽带技术和双频工作都已成为混合环研究领域里的重要分支。有基于阶梯阻抗结构的混合环双工器,也有基于复合左右手半模基片集成波导的混合环双工器，但它们都是采用传输线来实现的平面结构。虽然它的体积小，结构紧凑，而且易于与其它器件集成，但损耗大，功率容量小。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种波导混合环双工器，解决现有双工器损耗大，功率容量小的问题。

技术方案：本发明所述的波导混合环双工器，包括波导混合环二路功分器，所述波导混合环二路功分器的两个输出端均连接腔体滤波器，所述波导混合环二路功分器的共工端设置有圆柱调谐匹配结构。

所述波导混合环二路功分器包括四个端口，其中一个端口为输入端，一个端口为隔离端，另外两个端口为输出端，

所述四个端口以等间距得排列在波导混合环双工器的半个圆周上。

所述圆柱调谐匹配结构包括内圆柱和外圆腔，所述内圆柱设置在外圆腔内。

减少了设计参数的自由度，简化了设计的复杂度，所述腔体滤波器内间隔设置有金属膜片，所述金属膜片分上下两排对称设置。

为兼容标准矩形波导的微波系统，所述四个端口均采用矩形波导结构。

有益效果：本发明结构简单，提高了双工器的通道间隔离度，提高了功率容量，易于制作，损耗小，本发明采用波导混合环实现四端口混合网络的功能，其中一个输出端口可作为隔离端口，因此提高了隔离度，具有更低的插损，而且波导具有更高的功率容量，在宽带匹配上采用圆柱调谐匹配，结构简化并且紧凑，调谐方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明s参数仿真图，其中a为回波损耗s11仿真图，b为支路1(第一滤波器)的s21仿真图，c为支路2(第二滤波器)的s31仿真图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1-2所示，波导混合环双工器，包括波导混合环二路功分器，波导混合环二路功分器的两个输出端均连接腔体滤波器，分别为第一滤波器4和第二滤波器5，波导混合环二路功分器将信号等分，然后通过级联在输出端口的腔体滤波器进行滤波。波导混合环二路功分器的共工端设置有圆柱调谐匹配结构1。波导混合环二路功分器包括四个端口，其中一个端口为输入端3，一个端口为隔离端2，另外两个端口为输出端，四个端口以四分之一波长等间距排列在混合环双工器的半个圆周上，四个端口均采用矩形波导结构。圆柱调谐匹配结构1包括内圆柱和外圆腔，内圆柱设置在外圆腔内，以达到等功分的目的。腔体滤波器内间隔设置有金属膜片6，金属膜片6分上下两排对称设置。

其中，内圆柱半径为2.0mm,外圆腔半径为3.64mm，柱高均为7.12mm。波导混合环二路功分器的四个端口均为矩形波导，截面尺寸为：长边7.12mm，短边3.56mm。其中，隔离端口长度为11.87mm。腔体滤波器长度为48.0mm，其中金属膜片的厚度为0.1mm。窄边上下对称的两个膜片之间的间隙分别为h1mm，h2mm，h3mm，h4mm，窄边上的金属膜片离中间一对金属膜片的距离分别为l1mm，l2mm，l3mm。具体数值如表1、表2所示：

表1窄边上下对称的两个膜片之间的间隙数值

表2窄边上的金属膜片离中间一对金属膜片的距离数值

图2为本发明的s参数仿真图，从图中可以看出通带1范围为36.5ghz～37.0ghz，带内回波损耗大于15.0db，插损小于0.96db，通带2范围为38.0ghz～38.5ghz，带内回波损耗大于15.0db，插损小于0.96db，结果表明该混合环双工器有良好的频率响应，具有较高的工程应用价值。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种波导混合环双工器，包括波导混合环二路功分器，所述波导混合环二路功分器的两个输出端均连接腔体滤波器，所述波导混合环二路功分器的共工端设置有圆柱调谐匹配结构。本发明结构简单，提高了双工器的通道间隔离度，提高了功率容量，易于制作，损耗小。

技术研发人员：张洪林;陈董;梁长凤
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2019.06.12
技术公布日：2019.09.17