超宽带H面3dB波导功分器的制作方法

本发明属于微波/毫米波领域，具体涉及一种超宽带h面3db波导功分器，主要应用于卫星通信、测控系统中的固态功率放大器。

背景技术：

1、功率分配器是可以将一路输入信号能量按照工程需求指标来分配成多路信号能量的一种微波无源系统中常用的器件。可以应用于移相器、功率调配器、双工器的t型接头及多孔窄缝耦合器中,还可以用于连接天线的卫星接收机中频信号的分配。其性能直接影响整个系统能量的分配和合成效率。在微波电路中，功率分配器反过来使用就是功率合成器，所以通常功率分配/合成器简称为功分器。在近代微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分配器。其中，波导功分器因其易加工、功率容量大等优势，在雷达阵列以及微波通信技术等领域有着必不可少的地位，在构建卫星通信系统以及环境遥感领域中，都扮演着不可或缺的地位，尤其是在需要大功率的通讯系统中用波导功分器进行功率合成，直接关系到整个系统的所能达到的最大功率，波导功分器的隔离度、相位一致性、插损等指标，直接关系到了大功率系统的功率合成效果。在实际的工程使用中，不仅要求功分器的频段宽来提高频带利用率，而且要求功分器有好的反射系数、隔离度及在各个方面的一致性。其中，3db波导功分器最常用的是波导t型结功率分配器，按外形结构形式可以分为h面t型结和e面t型结，具有结构简单、设计简便的优点。但传统t型结功分器带宽窄、回波损耗高，这是由于传统矩形波导t型结功率分配器通常在顶部添加金属隔片、锥体、金属杆等方式来进行能量分配，单频使用带宽通常在20％以内，在低回波损耗使用时，使用带宽更会大幅缩小。传统的h面t型结采用反射体匹配结构与电感柱匹配体,虽然这两种匹配结构都能在较宽的频带内匹配良好。但在实际的工程应用中往往将t型结功分器的两支路折叠到同一方向上,形成y型结。由于紧接在波导阻抗变换段后的双分叉的隔板在最大电场强度下呈现短路,引起较大的反射。并且两支路波导的折叠过渡波导(或者称大波导,oversizedwaveguide)的宽度为两支路波导的宽度与金属隔板厚度之和，满足te20以及更高模式的电场传播,所以带宽较窄，特别是在频带高端部分阻抗不能匹配,驻波较差。现有技术给出的匹配方法是在过渡波导中使用6至8个阶梯变换,其匹配后的带宽也只有13％左右,而且多阶波导阻抗变换器显著增加了功分器的占用空间,在体积要求比较苛刻的使用环境来说,这种功分器是不能满足要求的。

技术实现思路

1、为解决传统t型结功分器带宽窄、回波损耗高的问题，本发明提出了一种具有结构简单、易加工、工作频带宽，回波损耗低的超宽带h面3db波导功分器。

2、本发明采用的技术方案是：一种超宽带h面3db波导功分器，包括：两个平行输出端口的输出矩形标准波导5，正交于输出标准矩形波导5中心线的输入标准矩形波导4，其特征在于：输入标准矩形波导4正交输出标准矩形波导5形成h面波导t型结，在输入标准矩形波导4顶部正交端制有关于宽边轴线成中心对称的缩颈6，在输出标准矩形波导5的t臂电磁波通道腔中心制有矩形平面匹配凸台7，所述矩形平面匹配凸台7上固联有垂直其平面，且居中指向输入标准矩形波导4的输入端口1的加载脊波导；电磁波沿输入端口1输入波导腔，通过缩颈6对波导连接处做阻抗匹配，实现t型结三端口良好的阻抗变换后，电磁波通过矩形平面匹配凸台7进行宽带匹配，拓宽带宽，加载脊波导在超宽带内将一路输入信号分成两路输出信号，经输出矩形标准波导5的第一输出端口2、第二输出端口3输出两路等幅同相电磁波。

3、本发明相比于现有技术具有如下的有益效果：

4、本发明采用输出标准波导5，垂直对接在输出标准波导5中心线的输入标准波导4，形成h面波导t型结，所有端口在同一平面，便于和系统级联；由于结构对称,两支路端口的相位是一致的,没有相位差。矩形平面匹配凸台7连接在波导腔壁上，结构简单，不受铣刀尺寸限制，便于加工，通过加载脊波导的矩形平面匹配凸台7在超宽带内将一路输入信号分成两路输出信号，同时缩颈6对波导连接处的不连续性做阻抗匹配，不仅保证了功分器超宽带内良好的输入驻波比及两路输出端口良好的幅度、相位平衡度，而且有利于抑制高次模，扩展了功分器的阻抗。相比传统t型结功分器，可以显著扩展工作带宽，同时具有良好幅度平衡性和相位平衡性。

技术特征：

1.一种超宽带h面3db波导功分器，包括：两个平行输出端口的输出矩形标准波导(5)，正交于输出标准矩形波导(5)中心线的输入标准矩形波导(4)，其特征在于：输入标准矩形波导(4)正交输出标准矩形波导(5)形成h面波导t型结，在输入标准矩形波导(4)顶部正交端制有关于宽边轴线成中心对称的缩颈(6)，在输出标准矩形波导(5)的t臂电磁波通道腔中心制有矩形平面匹配凸台(7)，所述矩形平面匹配凸台(7)上固联有垂直其平面，且居中指向输入标准矩形波导(4)的输入端口(1)的加载脊波导；电磁波沿输入端口(1)输入波导腔，通过缩颈(6)对波导连接处做阻抗匹配，实现t型结三端口良好的阻抗变换后，电磁波通过矩形平面匹配凸台(7)进行宽带匹配，拓宽带宽，加载脊波导在超宽带内将一路输入信号分成两路输出信号，经输出矩形标准波导(5)的第一输出端口(2)、第二输出端口(3)输出两路等幅同相电磁波。

2.如权利要求1所述的超宽带h面3db波导功分器，其特征在于：矩形平面匹配凸台(7)为金属底板，加载脊波导为金属背脊。

3.如权利要求1所述的超宽带h面3db波导功分器，其特征在于：加载脊波导制有沿输出标准矩形波导(5)波导腔外侧宽边圆弧过渡对分的y形口波导隔槽。

4.如权利要求3所述的超宽带h面3db波导功分器，其特征在于：y形口波导隔槽将输出标准矩形波导(5)分隔为关于中心线左右对称结构的两个输出矩形波导。

技术总结
本发明公开的一种超宽带H面3dB波导功分器，结构简单、易加工、工作频带宽，回波损耗低。本发明通过下述技术方案实现：在输入标准矩形波导顶部正交端制有关于宽边轴线成中心对称的缩颈，在输出标准矩形波导的T臂电磁波通道腔中心制有矩形平面匹配凸台，所述矩形平面匹配凸台上固联有垂直其平面，且居中指向输入标准矩形波导的输入端口的加载脊波导；电磁波沿输入端口输入波导腔，通过缩颈对波导连接处做阻抗匹配，实现T型结三端口良好的阻抗变换后，电磁波通过矩形平面匹配凸台进行宽带匹配，拓宽带宽，加载脊波导在超宽带内将一路输入信号分成两路输出信号，经输出矩形标准波导的第一、第二输出端口输出两路等幅同相电磁波。

技术研发人员：李博,胡顺勇,赵鹏,张能波,李凯,刘祚麟,党章,朱海帆
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13