本發(fā)明涉及一種微波器件,具體地說(shuō)，是涉及一類緊湊型高功率器件，包括諧波抑制濾波器， 功率合成用的功分器和合路器，波導(dǎo)開(kāi)關(guān)電路， 波導(dǎo)限幅器和波導(dǎo)衰減器等。

背景技術(shù)：

微波濾波器技術(shù)中寄生通帶的抑制問(wèn)題一直是本行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。 為了獲得遠(yuǎn)離工作通帶的寄生通帶，需要使構(gòu)成濾波器的諧振腔的高次模的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其工作模式的頻率。 通常采用的辦法是在諧振腔中深度加載電容性金屬柱、金屬柱加金屬盤或者金屬柱加金屬盤加金屬筒。 對(duì)于一定的工作頻率，這將導(dǎo)致諧振腔的尺寸的縮小，從而導(dǎo)致由此構(gòu)成的濾波器的功率容量的急劇下降。

為了提高微波器件的功率容量，一種方案是利用功分器將數(shù)個(gè)微波濾波器并聯(lián)，再通過(guò)同樣的功分器將各微波濾波器合路。這種方案的缺點(diǎn)是整體器件的體積較大。

在功率合成器方面，傳統(tǒng)的功分網(wǎng)絡(luò)和功率合成網(wǎng)絡(luò)體積大。采用波導(dǎo)輸入輸出時(shí)， 需要附加波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)接器而且波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)接器所占體積太大。

波導(dǎo)開(kāi)關(guān)、波導(dǎo)限幅器和波導(dǎo)衰減器受到二極管的功率限制， 高功率容易擊穿。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊型具有金屬脊的大功率微波器件，提高微波器件的功率容量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

具有金屬脊的大功率微波器件，包括分別位于輸入端和輸出端兩段傳輸線，兩段傳輸線的軸線相互重合。

為了縮小器件的體積，與常規(guī)的波導(dǎo)器件采用橫截面形狀漸變的波導(dǎo)段實(shí)現(xiàn)匹配的方法不同，本發(fā)明的所述傳輸線為均勻傳輸線；所述均勻傳輸線為橫截面形狀不隨其軸線而變化的傳輸線。

所述具有金屬脊的大功率微波器件的寬帶匹配采用位于每段傳輸線上的金屬體A來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，還包括貫穿所述每段傳輸線表面的至少兩個(gè)金屬體A或只有一端與傳輸線外表面連接的至少兩個(gè)柱狀金屬體A或只有一端與傳輸線內(nèi)底表面連接的至少兩個(gè)柱狀金屬體A；所述金屬體A的軸線方向與所述傳輸線的軸線方向垂直。

為了連通兩根傳輸線并增大所述具有金屬脊的大功率微波器件的功率容量，還包括至少兩根信號(hào)通道；所述每根信號(hào)通道的軸線方向與所述傳輸線的軸線方向平行，每根信號(hào)通道連通位于輸入端和輸出端的兩段傳輸線。

為了進(jìn)一步展寬所述具有金屬脊的大功率微波器件的工作帶寬，每一個(gè)所述柱狀金屬體A對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述某一信號(hào)通道的軸線附近，柱狀金屬體A軸線上的任意一點(diǎn)與所對(duì)應(yīng)的信號(hào)通道的軸線上的任意一點(diǎn)的連線在X方向上的投影的長(zhǎng)度小于所在的信號(hào)通道在X方向最大寬度的1/3。

所述信號(hào)通道之間除在位于其兩端的傳輸線處外，沒(méi)有任何其它信號(hào)耦合通道。這點(diǎn)是本發(fā)明區(qū)別于一些傳統(tǒng)微波器件，比如E面波導(dǎo)濾波器的地方。

為了讓信號(hào)在很寬的頻段內(nèi)通過(guò)一根傳輸線傳輸?shù)搅硪桓鶄鬏斁€， 還包括位于每根信號(hào)通道內(nèi)部的至少一根金屬脊；所述金屬脊為柱狀結(jié)構(gòu)，其軸線方向與所述傳輸線的軸線方向平行并只在其一個(gè)側(cè)面與所在的信號(hào)通道的一個(gè)側(cè)面連接。

所述金屬脊只與所在的信號(hào)通道的外表面連接?；蛘咚鼋饘偌怪慌c所在的信號(hào)通道的內(nèi)底表面連接。本文中的內(nèi)外是相對(duì)于所述具有金屬脊的大功率微波器件的軸線而言。指向所述具有金屬脊的大功率微波器件的軸線的方向?yàn)閮?nèi)方向，離開(kāi)所述具有金屬脊的大功率微波器件的軸線的方向?yàn)橥夥较颉Ｍ獗砻婕赐夥较蛩赶蛎?，?nèi)底表面即內(nèi)方向所指向面。

具有金屬脊的大功率微波器件為諧波抑制濾波器是，位于每根信號(hào)通道內(nèi)部設(shè)置有金屬體B；所述金屬體B只與所在的信號(hào)通道的外表面連接。這時(shí)，信號(hào)通道內(nèi)部有金屬脊。但較佳的設(shè)計(jì)， 在信號(hào)通道內(nèi)部沒(méi)有任何金屬脊。

作為較佳的設(shè)計(jì)，所述金屬體B也可以只與所在的信號(hào)通道的內(nèi)底表面連接。

對(duì)于矩形波導(dǎo)具有金屬脊的大功率微波器件， 所有傳輸線的外導(dǎo)體的橫截面面形狀為矩形。這時(shí)，所述傳輸線的基模工作模式為TE10模式。

所述信號(hào)通道的數(shù)目為8根或12根。所述信號(hào)通道的數(shù)目為8根或12根；所述信號(hào)通道均分為兩組，分別位于所述矩形波導(dǎo)傳輸線的兩個(gè)寬邊上。所述信號(hào)通道的數(shù)目設(shè)置為4的整數(shù)倍，比如8，而要避免3、6等數(shù)字，是要避免在波導(dǎo)寬邊的中心處設(shè)置信號(hào)通道。在波導(dǎo)寬邊的中心處設(shè)置信號(hào)通道，其電磁波的電場(chǎng)將在這里集中，導(dǎo)致器件功率容量的下降。信號(hào)通道間可以等間距分布。

為了增大器件的功率容量并便于建模計(jì)算，所述具有金屬脊的大功率微波器件相對(duì)于YZ平面成鏡像對(duì)稱。

也可以同時(shí)要求所述具有金屬脊的大功率微波器件相對(duì)于XZ平面成鏡像對(duì)稱。

所有傳輸線的外導(dǎo)體的橫截面形狀為邊長(zhǎng)相等的等邊三角形、正方形或其它多邊形。

所有傳輸線可以為中空的正多邊形波導(dǎo)。這時(shí)，傳輸線內(nèi)的基模工作模式對(duì)應(yīng)圓波導(dǎo)內(nèi)的TM0n模式。

所有的傳輸線還包括內(nèi)導(dǎo)體； 所有的傳輸線為外導(dǎo)體為等邊三角形、正方形或其它多邊形的同軸結(jié)構(gòu)。這時(shí)，傳輸線內(nèi)的基模工作模式對(duì)應(yīng)同軸線內(nèi)的TEM波。

為了便于加工并實(shí)現(xiàn)器件的小型化，所有的信號(hào)通道的外表面和所有的傳輸線的外表面都齊平。

所述具有金屬脊的大功率微波器件可以用于構(gòu)成大功率的開(kāi)關(guān)、限幅器、衰減器和功率放大器。 這時(shí)，上述具有金屬脊的大功率微波器件沿Z軸的中心被分為兩段；兩段之間設(shè)置有其它微波器件，包括但不限于PIN開(kāi)關(guān)管、PIN限幅二極管、功率放大器等。

本發(fā)明的工作原理簡(jiǎn)述如下：許多高功率微波器件的實(shí)現(xiàn)需要在標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的基礎(chǔ)上減小信號(hào)通道的橫截面尺寸，比如采用高次模頻率很高的小體積諧振腔的諧波抑制器， 采用PIN二極管的限幅器、衰減器和開(kāi)關(guān)，采用功率放大器的功率合成網(wǎng)絡(luò)等。根據(jù)電磁波理論， 信號(hào)在小橫截面的傳輸線中傳輸，一種為多導(dǎo)體傳輸線，以同軸線為最常見(jiàn)。第二種為單導(dǎo)體傳輸線，以脊波導(dǎo)為最常見(jiàn)。第三種是在小尺寸傳輸線中沿傳輸線的軸向加載電容性金屬體。同軸線結(jié)構(gòu)需要采用介質(zhì)支撐其內(nèi)導(dǎo)體，功率容量也偏低，同時(shí)加工有難度。本發(fā)明屬于后面二種情況。 本發(fā)明采用在所述傳輸線中增加金屬體A，以改變所述傳輸線中的電磁場(chǎng)分布的方式改善所述傳輸線與多通道的所述小尺寸的傳輸線之間的匹配。

本發(fā)明將數(shù)個(gè)包括金屬脊或一列電容性金屬體安排在幾個(gè)信號(hào)通道中的方式實(shí)現(xiàn)高功率具有金屬脊的大功率微波器件。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，節(jié)省材料和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的沿Z向的橫截面示意圖和實(shí)施實(shí)例1示意圖。

圖2為實(shí)施實(shí)例2的沿Z向的橫截面示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例2的俯視示意圖（去掉上蓋板）。

圖4為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例3的俯視示意圖（去掉上蓋板）

圖中的標(biāo)號(hào)為：1、傳輸線；2、金屬體A； 3、信號(hào)通道；4、金屬脊； 5、金屬體B。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施實(shí)例1

如圖1所示，具有金屬脊的大功率微波器件，具有金屬脊的大功率微波器件，包括分別位于輸入端和輸出端的軸線重合的兩段傳輸線1。

所述傳輸線1為均勻傳輸線；所述均勻傳輸線的橫截面形狀不隨該傳輸線的軸線而變化。

位于所述每段傳輸線1外表面上的8個(gè)金屬體A2；所述金屬體A2的軸線方向與所述傳輸線1的軸線垂直；所述金屬體A2只在其一端與所在的傳輸線1外表面連接。

還包括8根信號(hào)通道3；所述每根信號(hào)通道3的軸線方向與所述傳輸線1的軸線方向平行并連通位于輸入端和輸出端的兩段傳輸線1。

所述信號(hào)通道3之間除在位于其兩端的傳輸線1處外，沒(méi)有任何其它信號(hào)耦合通道。

為了讓信號(hào)在很寬的頻段內(nèi)通過(guò)一根傳輸線1傳輸?shù)搅硪桓鶄鬏斁€1， 還包括位于每根信號(hào)通道3內(nèi)部的一根金屬脊4；所述金屬脊4為柱狀結(jié)構(gòu)，其軸線方向與所述傳輸線1的軸線方向平行并只在其一個(gè)側(cè)面與所在的信號(hào)通道3的一個(gè)側(cè)面連接。

所述金屬脊4只與所在的信號(hào)通道3的內(nèi)底表面連接。

所述具有金屬脊的大功率微波器件相對(duì)于YZ平面成鏡像對(duì)稱。

同時(shí)要求所述具有金屬脊的大功率微波器件相對(duì)于XZ平面成鏡像對(duì)稱。

所有的傳輸線1還包括內(nèi)導(dǎo)體6； 所有的傳輸線1為外導(dǎo)體為等邊八邊形的同軸結(jié)構(gòu)。這時(shí)，傳輸線1內(nèi)的基模工作模式對(duì)應(yīng)同軸線內(nèi)的TEM波。

所有的信號(hào)通道3的外表面和所有的傳輸線1的外表面都齊平。

為了進(jìn)一步展寬所述具有金屬脊的大功率微波器件的工作帶寬，每一個(gè)所述柱狀金屬體A2對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述某一信號(hào)通道3的軸線附近，柱狀金屬體A軸線上的任意一點(diǎn)與所對(duì)應(yīng)的信號(hào)通道3的軸線上的任意一點(diǎn)的連線在X方向上的投影的長(zhǎng)度小于所在的信號(hào)通道3在X方向最大寬度的1/3，在所述每段傳輸線1上至少有兩個(gè)金屬體A2。

實(shí)施實(shí)例2

如圖2和3所示

本實(shí)施實(shí)例與實(shí)施實(shí)例1的區(qū)別僅在于，所有傳輸線1的外導(dǎo)體的橫截面形狀為矩形。這時(shí)，所述傳輸線1的基模工作模式為TE10模式。

所述信號(hào)通道3的數(shù)目為8根。分為兩組，分別安置在所述傳輸線的上下兩個(gè)寬邊上。同時(shí)，也分為兩組，對(duì)稱地安置在所述傳輸線的左右兩邊。寬邊即傳輸線面向信號(hào)通道的一邊。

每根信號(hào)通道3的軸線附近，在所述每段傳輸線1上設(shè)置有兩個(gè)金屬體A2。

實(shí)施實(shí)例3

如圖2和3所示

本實(shí)施實(shí)例與實(shí)施實(shí)例1的區(qū)別僅在于，具有金屬脊的大功率微波器件為諧波抑制濾波器。位于每根信號(hào)通道3內(nèi)部設(shè)置有7個(gè)金屬體B5；所述金屬體B5只與所在的信號(hào)通道3的內(nèi)底表面連接。

本發(fā)明可以構(gòu)成各種高功率的微波器件，包括諧波抑制濾波器， 功率合成用的功分器和合路器，波導(dǎo)開(kāi)關(guān)電路， 波導(dǎo)衰減器等。