一種小型化寬頻帶的波導(dǎo)功分器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及用于波導(dǎo)功分器。
【背景技術(shù)】
[0002]波導(dǎo)功分器是一種重要的微波無源器件，廣泛應(yīng)用于通信和雷達(dá)的天線饋線網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，其作用是把一路的微波輸入功率按規(guī)定比例分成兩路或多路輸出，或者把兩路或多路微波功率疊加起來從一路輸出，具有損耗小、功率容量大等優(yōu)點。
[0003]為了滿足天線具有寬角掃描或雙極化能力以及小型化要求，功分器支路的矩形波導(dǎo)需要改為脊波導(dǎo)。通常的做法是先分別單獨設(shè)計矩形波導(dǎo)功分器或脊波導(dǎo)功分器以及矩形波導(dǎo)到脊波導(dǎo)的過度變換，再將功分器和過度變換連接到一起，即先設(shè)計矩形波導(dǎo)功分器，再加一段矩形波導(dǎo)到脊波導(dǎo)的過度變換，或者是先設(shè)計矩形波導(dǎo)到脊波導(dǎo)的過度變換，再設(shè)計脊波導(dǎo)功分器。由于矩形波導(dǎo)到脊波導(dǎo)的過度變換需要額外的空間，在功分器體積要求比較嚴(yán)格的時候，上述設(shè)計顯然不能滿足使用要求。此外矩形波導(dǎo)到脊波導(dǎo)的過度變換還會減小功分器的阻抗帶寬，有時為了滿足寬帶要求，不得不進(jìn)行多級變換，這種多級的過度變換則需要更多額外的空間。
[0004]在很多文獻(xiàn)或?qū)＠幸呀?jīng)介紹了矩形波導(dǎo)功分器或脊波導(dǎo)功分器的設(shè)計方法，例如 2005 年 S.Yang 和 A.E.Fathy 在《IEEE MTT-S Int.Microw.Symp.Dig.》中的“Synthesisof a compound T-junct1n for a two-way splitter with arbitrary power rat1，，一文中分析了矩形波導(dǎo)功分器；2010年張曉峰等在《電子元件與材料》期刊上提出的“一種新穎的脊波導(dǎo)功分器”，但是這些波導(dǎo)功分器的和路波導(dǎo)和支路波導(dǎo)均為同一類型，矩形波導(dǎo)與脊波導(dǎo)之間還需要一段過度變換。將波導(dǎo)功分器和矩形波導(dǎo)到脊波導(dǎo)的過度變換一體化小型化設(shè)計目前還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種小型化寬頻帶的波導(dǎo)功分器，其特征在于，包括和路的矩形波導(dǎo)(I)、左支路的單脊波導(dǎo)(2)、右支路的單脊波導(dǎo)(3)、T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)，和路的矩形波導(dǎo)(I)與左支路的單脊波導(dǎo)(2)和右支路的單脊波導(dǎo)(3)通過T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)進(jìn)行連接;
[0006]T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)包括左端金屬體(5)、右端金屬體(6)、中間小金屬體(7)和中間大金屬體(8)，左端金屬體(5)和右端金屬體(6)分別設(shè)置于T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的內(nèi)部的左右兩端；
[0007]中間小金屬體(7)和中間大金屬體⑶設(shè)置于T型結(jié)矩形波導(dǎo)⑷內(nèi)部，并靠近T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)與左支路的單脊波導(dǎo)(2)和右支路的單脊波導(dǎo)(3)的連接面；
[0008]中間大金屬體(8)為長方體，中間大金屬體(8)上表面低于左支路的單脊波導(dǎo)(2)或右支路的單脊波導(dǎo)(3)的脊的上表面，中間大金屬體8的底面所在下表面與左支路的單脊波導(dǎo)(2)或右支路的單脊波導(dǎo)(3)的脊的下表面共面。
[0009]進(jìn)一步的,左端金屬體(5)和右端金屬體(6)為長方體或者為直角三棱柱,高度與T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的高度相同，位于靠近和路矩形波導(dǎo)(I)的一側(cè)，其兩個相互垂直的外側(cè)面與T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的內(nèi)側(cè)面共面。
[0010]進(jìn)一步的，中間小金屬體(7)為長方體或圓柱體，位于遠(yuǎn)離和路矩形波導(dǎo)(I)的一偵牝高度與T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的高度相同。
[0011]由于用于阻抗匹配的金屬體都放置在功分器T型結(jié)的矩形波導(dǎo)內(nèi)部，與現(xiàn)有的矩形波導(dǎo)功分器相比，只是在功分器T型結(jié)的矩形波導(dǎo)內(nèi)部增加一個金屬體，就完成了矩形波導(dǎo)功分器的阻抗匹配，而且同時完成了矩形波導(dǎo)與脊波導(dǎo)之間的過度變換，不需要在和路矩形波導(dǎo)或支路單脊波導(dǎo)中進(jìn)行額外的過度變換，因此大大縮減了功分器的體積。此外，將用于阻抗匹配的金屬體都放置在功分器T型結(jié)的矩形波導(dǎo)內(nèi)部，有利于綜合優(yōu)化金屬體的位置和大小，將阻抗帶寬調(diào)整到最優(yōu)。
[0012]本發(fā)明創(chuàng)造可廣泛應(yīng)用于通信和雷達(dá)的天線饋線網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的立體圖
[0014]圖2為圖1的俯視圖。
[0015]圖3為圖1的左側(cè)視圖。
[0016]圖4是將圖1中的金屬體4和金屬體5由直角三棱柱改為長方體。
[0017]圖5是將圖1中的金屬體7由長方體改為圓柱體。
[0018]圖6為實施例1的散射矩陣參數(shù)示意圖。
[0019]圖7為實施例2的散射矩陣參數(shù)示意圖。
[0020]圖8為實施例3的散射矩陣參數(shù)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1至圖8,
[0022]一種小型化寬頻帶的波導(dǎo)功分器，其特征在于，包括和路的矩形波導(dǎo)1、左支路的單脊波導(dǎo)2、右支路的單脊波導(dǎo)3、T型結(jié)矩形波導(dǎo)4，和路的矩形波導(dǎo)I與左支路的單脊波導(dǎo)2和右支路的單脊波導(dǎo)3通過T型結(jié)矩形波導(dǎo)4進(jìn)行連接；
[0023]T型結(jié)矩形波導(dǎo)4包括左端金屬體5、右端金屬體6、中間小金屬體7和中間大金屬體8，左端金屬體5和右端金屬體6分別設(shè)置于T型結(jié)矩形波導(dǎo)4的內(nèi)部的左右兩端；
[0024]中間小金屬體7和中間大金屬體8設(shè)置于T型結(jié)矩形波導(dǎo)4內(nèi)部，并靠近T型結(jié)矩形波導(dǎo)4與左支路的單脊波導(dǎo)2和右支路的單脊波導(dǎo)3的連接面；
[0025]中間大金屬體8為長方體，中間大金屬體8上表面低于左支路的單脊波導(dǎo)2或右支路的單脊波導(dǎo)3的脊的上表面，中間大金屬體8的底面所在下表面與左支路的單脊波導(dǎo)2或右支路的單脊波導(dǎo)3的脊的下表面共面。中間大金屬體8作為矩形波導(dǎo)與脊波導(dǎo)之間的過度變換，優(yōu)化其高度和寬度可以實現(xiàn)和路的矩形波導(dǎo)I端口的寬帶阻抗匹配。
[0026]進(jìn)一步的，左端金屬體5和右端金屬體6為長方體或者為直角三棱柱，高度與T型結(jié)矩形波導(dǎo)4的高度相同，位于靠近和路矩形波導(dǎo)I的一側(cè)，其兩個相互垂直的外側(cè)面與T型結(jié)矩形波導(dǎo)4的內(nèi)側(cè)面共面，用于和路的矩形波導(dǎo)I端口的寬帶阻抗匹配。
[0027]進(jìn)一步的，中間小金屬體7為長方體或圓柱體，位于遠(yuǎn)離和路矩形波導(dǎo)I的一側(cè)，高度與T型結(jié)矩形波導(dǎo)4的高度相同，用于和路矩形波導(dǎo)I的阻抗匹配。
[0028]本發(fā)明的工作原理是:T型結(jié)矩形波導(dǎo)內(nèi)部兩端金屬體和中間的小金屬體主要用于完成矩形波導(dǎo)功分器的阻抗匹配，而T型結(jié)矩形波導(dǎo)內(nèi)部中間的大金屬體主要用于完成矩形波導(dǎo)到脊波導(dǎo)的阻抗匹配。由于用于阻抗匹配的金屬體都放置在功分器T型結(jié)的矩形波導(dǎo)內(nèi)部，與現(xiàn)有的矩形波導(dǎo)功分器相比，只是在功分器T型結(jié)的矩形波導(dǎo)內(nèi)部增加一個金屬體，就完成了矩形波導(dǎo)功分器的阻抗匹配，而且同時完成了矩形波導(dǎo)與脊波導(dǎo)之間的過度變換，不需要在和路矩形波導(dǎo)或支路單脊波導(dǎo)中進(jìn)行額外的過度變換，因此大大縮減了功分器的體積。此外，將用于阻抗匹配的金屬體都放置在功分器T型結(jié)的矩形波導(dǎo)內(nèi)部，有利于綜合優(yōu)化金屬體的位置和大小，將阻抗帶寬調(diào)整到最優(yōu)。
[0029]下面給出本發(fā)明3個具體實施例。
[0030]實施例1
[0031]如圖1至圖3所示，和路的矩形波導(dǎo)I的寬為22.86mm,高位5.08mm ;左支路單脊波導(dǎo)2和右支路單脊波導(dǎo)寬均為17.9mm，高均為5.08mm，其中脊的寬度為8mm，脊的高度為2.2mm,兩支路中線間距為26.5mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4的寬度為15mm,長度為44.4mm,高度為5.08mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4左端的金屬體和右端的金屬體均為等腰直角三棱柱，直角邊長9.5mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4中間小金屬體7為長方體,長度為2.4mm,寬度為2mm,高度為5.08mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4中間大金屬體8為長方體，長為34.5mm,寬為8mm,高為2.2mm。從圖6可以看出，Sll參數(shù)在8GHz-ll.5GHz的頻率范圍內(nèi)小于_25dB，在8.2GHz_ll GHz的頻率范圍內(nèi)小于_30dB。
[0032]實施例2
[0033]如圖1至圖4所示，和路的矩形波導(dǎo)I的寬為22.86mm,高位5.08mm ;左支路單脊波導(dǎo)2和右支路單脊波導(dǎo)寬均為17.9mm，高均為5.08mm，其中脊的寬度為8mm，脊的高度為2.2mm,兩支路中線間距為26.5mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4的寬度為15mm,長度為44.4mm,高度為5.08mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4左端的金屬體和右端的金屬體均為長方體，長度和寬度均為5.5mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4中間小金屬體7為長方體,長度為2.4mm,寬度為2mm,高度為5.08mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4中間大金屬體8為長方體，長為34.5mm,寬為8mm,高為2.2mm。從圖7可以看出，Sll參數(shù)在8GHz-ll.25GHz的頻率范圍內(nèi)小于_25dB，在8GHz_llGHz的頻率范圍內(nèi)小于_30dB。
[0034]實施例3
[0035]如圖1至圖3所示，和路的矩形波導(dǎo)I的寬為22.86mm,高位5.08mm ;左支路單脊波導(dǎo)2和右支路單脊波導(dǎo)寬均為17.9mm，高均為5.08mm，其中脊的寬度為8mm，脊的高度為2.2mm,兩支路中線間距為26.5mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4的寬度為15mm,長度為44.4mm,高度為5.08mm ;T型結(jié)矩形波導(dǎo)4左端的金屬體和右端的金屬體均為等腰直角三棱柱，直角邊長9.5mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4中間小金屬體7為圓柱體，半徑為1_，距離T型結(jié)矩形波導(dǎo)4 一側(cè)面2mm,高度為5.08mm ；T型結(jié)矩形波導(dǎo)4中間大金屬體8為長方體,長為34.5mm,寬為8mm，高為2.2mm。從圖6可以看出，SI I參數(shù)在8.25GHz_ll.5GHz的頻率范圍內(nèi)小于_25dB，在8.5GHz-llGHz的頻率范圍內(nèi)小于_30dB。
【主權(quán)項】
1.一種小型化寬頻帶的波導(dǎo)功分器，其特征在于，包括和路的矩形波導(dǎo)(I)、左支路的單脊波導(dǎo)(2)、右支路的單脊波導(dǎo)(3)、T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)，和路的矩形波導(dǎo)(I)與左支路的單脊波導(dǎo)(2)和右支路的單脊波導(dǎo)(3)通過T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)進(jìn)行連接； T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)包括左端金屬體(5)、右端金屬體(6)、中間小金屬體(7)和中間大金屬體(8)，左端金屬體(5)和右端金屬體(6)分別設(shè)置于T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的內(nèi)部的左右兩端； 中間小金屬體(7)和中間大金屬體(8)設(shè)置于T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)內(nèi)部，并靠近T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)與左支路的單脊波導(dǎo)(2)和右支路的單脊波導(dǎo)(3)的連接面； 中間大金屬體(8)為長方體，中間大金屬體(8)上表面低于左支路的單脊波導(dǎo)(2)或右支路的單脊波導(dǎo)(3)的脊的上表面，中間大金屬體8的底面所在下表面與左支路的單脊波導(dǎo)(2)或右支路的單脊波導(dǎo)(3)的脊的下表面共面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化寬頻帶的波導(dǎo)功分器，其特征在于，左端金屬體(5)和右端金屬體(6)為長方體或者為直角三棱柱，高度與T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的高度相同，位于靠近和路矩形波導(dǎo)(I)的一側(cè)，其兩個相互垂直的外側(cè)面與T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的內(nèi)側(cè)面共面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化寬頻帶的波導(dǎo)功分器，其特征在于，中間小金屬體(7)為長方體或圓柱體，位于遠(yuǎn)離和路矩形波導(dǎo)(I)的一側(cè)，高度與T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的高度相同。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種小型化寬頻帶的波導(dǎo)功分器，其特征在于，包括和路的矩形波導(dǎo)(1)、左支路的單脊波導(dǎo)(2)、右支路的單脊波導(dǎo)(3)、T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)，和路的矩形波導(dǎo)(1)與左支路的單脊波導(dǎo)(2)和右支路的單脊波導(dǎo)(3)通過T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)進(jìn)行連接；T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)包括左端金屬體(5)、右端金屬體(6)、中間小金屬體(7)和中間大金屬體(8)，左端金屬體(5)和右端金屬體(6)分別設(shè)置于T型結(jié)矩形波導(dǎo)(4)的內(nèi)部的左右兩端。
【IPC分類】H01P5/12
【公開號】CN105680138
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】方峪楓, 鄢學(xué)全, 袁淵
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司雷華電子技術(shù)研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年11月20日