緊湊型t形he面支節(jié)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種緊湊型T形HE面支節(jié)，包括耦合腔，端口A、端口B、端口C，和至少一個(gè)一級(jí)、兩級(jí)或多級(jí)的匹配段。該匹配段的一端與耦合腔相連，另一端與端口A或端口B或端口C相連。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了緊湊型寬帶波導(dǎo)功分器，特別是其端口A的中心處的電場(chǎng)方向與兩個(gè)輸出端中心處的電場(chǎng)方向可以扭轉(zhuǎn)90度，同時(shí)兩個(gè)輸出端的信號(hào)的相位差可以在寬帶范圍內(nèi)保持在180度。本實(shí)用新型的緊湊型T形HE面支節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可以方便地與其它微波元器件作為一體一次性加工完成，可以成為集成波導(dǎo)系統(tǒng)的重要元器件。本實(shí)用新型具有高達(dá)30%的相對(duì)作帶寬，還具有加工調(diào)試成本低、輸出端之間幅相精度高、輸入輸出極化方向旋轉(zhuǎn)和輸出端之間實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確180度相位差等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】緊湊型T形HE面支節(jié)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種功分器，具體地說(shuō)，是涉及一種幅度和相位一致性好的緊湊型寬帶功率分配器。

【背景技術(shù)】
[0002]功分器是現(xiàn)代微波通信和軍事電子系統(tǒng)中的一種通用元件。T形分支由于其功率容量高、插入損耗低等特點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。T形分支既可以單獨(dú)使用，也可以通過(guò)串接構(gòu)成多路功分網(wǎng)絡(luò)，用于相控陣?yán)走_(dá)、天線陣以及功率合成等領(lǐng)域。T形分支可以為各種傳輸線形式，但以波導(dǎo)T形支節(jié)最為普遍。已有的波導(dǎo)T形支節(jié)主要包括E面T形分支和H面T形分支。這些波導(dǎo)T形支節(jié)存在以下不足:1)帶寬不足。市場(chǎng)上的波導(dǎo)E面T形分支和波導(dǎo)H面T形分支的相對(duì)工作帶寬普遍在15%左右。2)極化方向限制，市場(chǎng)上的波導(dǎo)E面T形分支和波導(dǎo)H面T形分支的端口 A和端口 B，端口 A和端口 C的中心處的電場(chǎng)方向都是相互平行的，無(wú)法讓輸出電場(chǎng)方向在輸入電場(chǎng)方向的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。3)相位限制，市場(chǎng)上的E面T形波導(dǎo)分支和H面T形波導(dǎo)分支的端口 B和端口 C的相位之間無(wú)法在全相對(duì)工作帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)180度的相位差。4)小型化限制，已有技術(shù)無(wú)法在很小的空間內(nèi)對(duì)端口 A進(jìn)行良好的全帶寬匹配。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供幅度和相位一致性好，輸入輸出極化方向可實(shí)現(xiàn)90°旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)輸出端相位差可為180度，相對(duì)工作帶寬可以達(dá)到30%以上的緊湊型寬帶緊湊型T形HE面支節(jié)功率分配器。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]緊湊型T形HE面支節(jié)，包括耦合腔，端口 A、端口 B、端口 C，其特征在于，還包括至少一個(gè)一級(jí)或兩級(jí)或多級(jí)的匹配段，該匹配段的一端與耦合腔相連，該匹配段的另一端與端口 A或端口 B或端口 C相連。
[0006]為了使輸入波導(dǎo)的極化方向在輸入波導(dǎo)極化方向的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)90度旋轉(zhuǎn)，所述端口 A的中心處的電場(chǎng)方向與水平面垂直，而端口 B和端口 C的中心處的電場(chǎng)方向在水平面內(nèi)。
[0007]為了改善端口 A作為輸入端時(shí)，該T形E面支節(jié)在寬帶范圍內(nèi)的匹配，各匹配段的寬度按如下方式設(shè)置:端口 A為輸入端；對(duì)于與端口 A相連的匹配段，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔中某一點(diǎn)和端口 A上另一點(diǎn)的一條線段AX，該與端口 A相連的匹配段和端口 A在垂直于線段AX的某一平面內(nèi)的最大深度沿從耦合腔到端口 A的方向不變或單調(diào)增大；對(duì)于與端口 B相連的匹配段(11)，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔中某一點(diǎn)和端口 B上另一點(diǎn)的一條線段BY，該與端口 B相連的匹配段和端口 B在垂直于線段BY的某一平面內(nèi)的最大寬度沿從耦合腔到端口 B的方向不變或單調(diào)變大；對(duì)于與端口 C相連的匹配段，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔中某一點(diǎn)和端口 C上另一點(diǎn)的一條線段CZ，該與端口C相連的匹配段和端口 C在垂直于線段CZ的某一平面內(nèi)的最大寬度沿從耦合腔到端口 C的方向不變或單調(diào)變大。
[0008]所述緊湊型T形HE面支節(jié)內(nèi)部由空氣填充。為了器件的小型化，我們也可以使所述緊湊型T形HE面支節(jié)內(nèi)部由其它介質(zhì)填充。耦合腔和所有匹配段的總和結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)Q，結(jié)構(gòu)Q在三維空間中的最大尺寸小于在無(wú)限大的該填充介質(zhì)中該緊湊型T形HE面支節(jié)中心工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的2.5倍。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)器件的寬帶特性，端口 A設(shè)置為輸入端，我們使該緊湊型T形HE面支節(jié)的端口 A的反射系數(shù)在大于30%的相對(duì)工作帶寬內(nèi)低于-15dB。
[0010]為了便于利用普通數(shù)控銑床加工，便于該器件與其它微波器件的集成，該緊湊型T形HE面支節(jié)的所有部分，包括耦合腔、端口 A、端口 B、端口 C和所有匹配段的上表面都為同一個(gè)平面的一部分。這樣，該緊湊型T形HE面支節(jié)和其它相連的微波器件可以分為底座和蓋板加工完成。其中底座和蓋板之間沒(méi)有很高的對(duì)位要求。
[0011 ] 為了在兩個(gè)輸出端之間實(shí)現(xiàn)良好的幅度和相位一致性，該緊湊型T形HE面支節(jié)的所有部分，包括耦合腔、端口 A、端口 B、端口 C和所有匹配段構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。即與端口 A連接的匹配段為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其對(duì)稱平面為對(duì)稱平面X。該緊湊型T形HE面支節(jié)的所有部分，包括耦合腔、端口 A、端口 B、端口 C和所有匹配段相對(duì)于對(duì)稱平面X構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。具體地講，耦合腔1、端口 A2以對(duì)稱平面X為對(duì)稱面而自身成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。端口 B3以對(duì)稱平面X為對(duì)稱面與端口 C4構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。連接端口 B3的匹配段11以對(duì)稱平面X為對(duì)稱面與連接端口 C4的匹配段11構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0012]該緊湊型T形HE面支節(jié)的端口 A、端口 B、端口 C可以分別為矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、脊波導(dǎo)、基片集成波導(dǎo)或帶線中的任意一種。
[0013]該緊湊型T形HE面支節(jié)的端口 A的法線方向與端口 B或/和端口 C的法線方向之間的夾角大于60度并小于120度，以90度最為常見(jiàn)。為了進(jìn)一步拓展該T形H面支節(jié)的相對(duì)工作帶寬，在所述耦合腔的與端口 A相對(duì)的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有金屬柱，即耦合腔存在與端口 A相對(duì)的內(nèi)側(cè)壁A，內(nèi)側(cè)壁A上設(shè)置有金屬柱?；蛘叨丝?A的法線方向與端口 B或/和端口 C的法線方向之間的夾角大于150度并小于210度，以180度最為常見(jiàn)。
[0014]本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊緊湊型T形HE面支節(jié)。其中，端口 A在寬帶范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)良好匹配，端口 A和端口 B之間，端口 A和端口 C之間的極化方向可以旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)端口 B和端口 C都彎曲朝向同一個(gè)方向時(shí)，它們的信號(hào)之間的相位差為180°。由于該緊湊型T形HE面支節(jié)可以分為底座和蓋板，分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工完成，在相互串接構(gòu)成多路功分網(wǎng)絡(luò)時(shí)，所有電路都可以分為底座和蓋板，分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工完成，由此可以大大簡(jiǎn)化加工，同時(shí)更好地保證加工精度。與已有的H面或E面T形分支相比，該實(shí)用新型在相對(duì)工作帶寬、端口 A匹配、端口 A和端口 B，端口 A和端口 C極化方向旋轉(zhuǎn)90°、兩個(gè)輸出端之間的相位差為180度等方面特點(diǎn)明顯。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理可以簡(jiǎn)述如下:當(dāng)微波信號(hào)通過(guò)端口 A進(jìn)入到耦合腔中被分為兩路后，由于傳輸過(guò)程中的不連續(xù)性，信號(hào)在端口 A將被反射。通過(guò)在耦合腔中設(shè)置特殊的空腔結(jié)構(gòu)并在端口 A或/和輸出端設(shè)置匹配段引入額外反射，可以使端口 A的反射在寬頻段內(nèi)被抵消，從而實(shí)現(xiàn)寬帶良好的匹配。本實(shí)用新型讓多個(gè)不連續(xù)性直接緊密連接，從而實(shí)現(xiàn)寬頻段內(nèi)的緊湊型T形HE面支節(jié)的端口 A的良好匹配。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的俯視示意圖
[0017]圖2為實(shí)施實(shí)例I的AA向示意圖
[0018]圖3為實(shí)施實(shí)例2的俯視圖
[0019]圖4為實(shí)施實(shí)例2的A向示意圖
[0020]附圖中標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)名稱:1-耦合腔，2-端口 A，3_端口 B，4-端口 C，11-匹配段，5-金屬柱。
[0021]本說(shuō)明書(shū)中部分名詞規(guī)定如下:
[0022]水平面，也就是本文中的紙面。水平方向，也就是位于水平面內(nèi)的方向。垂直方向，也就是與水平面垂直的方向。
[0023]法線方向:是指垂直于端口 A或端口 B或端口 C端面遠(yuǎn)離緊湊型T形HE面支節(jié)的方向。圖中箭頭P表示各個(gè)端口的法線方向。
[0024]任意三維結(jié)構(gòu)在三維空間中的最大尺寸:該三維結(jié)構(gòu)中任意兩點(diǎn)的距離的最大值。
[0025]鏡像對(duì)稱:對(duì)于任意三維封閉空間，存在一平面對(duì)稱平面X,對(duì)于該三維封閉空間中的任意點(diǎn)A，總存在該三維封閉空間中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)B，使得線段AB與該平面X垂直，而且線段AB與平面X的交點(diǎn)將線段AB分為長(zhǎng)度相等的兩部分。這時(shí)，該三維封閉空間稱為鏡像對(duì)稱，平面X稱為鏡像對(duì)稱平面。
[0026]相對(duì)工作帶寬:如果一只微波器件的工作平率范圍從Π到f2，其相對(duì)工作帶寬確定為:【2*(f2-fl)/(f2+fl)】的絕對(duì)值。
[0027]匹配段和端口在垂直于線段AX的某一平面內(nèi)的最大寬度:匹配段和端口與垂直于線段AX的某一平面的截面圖形在水平方向上的寬度的最大值。
[0028]匹配段和端口在垂直于線段AX的某一平面內(nèi)的最大深度:匹配段和端口與垂直于線段AX的某一平面的截面圖形在垂直方向上的深度的最大值。

【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施實(shí)例I
[0030]如圖1和2所示。緊湊型T形HE面支節(jié)，包括耦合腔1，端口 A2、端口 B3、端口 C4，還包括3個(gè)I級(jí)的匹配段11。該匹配段11的一端與耦合腔I相連，該匹配段11的另一端與端口 A2或端口 B3或端口 C4相連.
[0031]所述端口 A2的中心處的電場(chǎng)方向與水平面垂直，而端口 B3和端口 C4的中心處的電場(chǎng)方向在水平面內(nèi)。
[0032]端口 A2為輸入端；對(duì)于與端口 A2相連的匹配段11，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔I中某一點(diǎn)和端口 A2上另一點(diǎn)的一條線段AX，該與端口 A2相連的匹配段11和端口 A2在垂直于線段AX的某一平面內(nèi)的最大深度沿從耦合腔I到端口 A2的方向不變或單調(diào)增大；對(duì)于與端口 B3相連的匹配段11，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔I中某一點(diǎn)和端口 B3上另一點(diǎn)的一條線段BY，該與端口 B3相連的匹配段11和端口 B3在垂直于線段BY的某一平面內(nèi)的最大寬度沿從耦合腔I到端口 B3的方向不變或單調(diào)變大；對(duì)于與端口 C4相連的匹配段11，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔I中某一點(diǎn)和端口 C4上另一點(diǎn)的一條線段CZ，該與端口 C4相連的匹配段11和端口 C4在垂直于線段CZ的某一平面內(nèi)的最大寬度沿從耦合腔I到端口 C4的方向不變或單調(diào)變大。
[0033]所述緊湊型T形HE面支節(jié)內(nèi)部由空氣介質(zhì)填充。耦合腔I和所有匹配段11的總和結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)Q。結(jié)構(gòu)Q在三維空間中的最大尺寸小于在無(wú)限大的該填充介質(zhì)中該緊湊型T形HE面支節(jié)中心工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的2.5倍。
[0034]該緊湊型T形HE面支節(jié)的端口 A為輸入端時(shí)，這里的反射系數(shù)在大于30%的相對(duì)工作帶寬內(nèi)低于-15dB。
[0035]該緊湊型T形HE面支節(jié)的所有部分，包括耦合腔1、端口 A2、端口 B3、端口 C4和所有匹配段11的上表面都為同一個(gè)平面的一部分。
[0036]與端口 A2連接的匹配段11為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其對(duì)稱平面為X。該緊湊型T形HE面支節(jié)的所有部分，包括耦合腔1、端口 A2、端口 B3、端口 C4和所有匹配段11相對(duì)于對(duì)稱平面X構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。具體來(lái)講，耦合腔1、端口 A2以對(duì)稱平面X為對(duì)稱面而自身成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。端口 B3以對(duì)稱平面X為對(duì)稱面與端口 C4構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。連接端口 B3的匹配段11以對(duì)稱平面X為對(duì)稱面與連接端口 C4的匹配段11構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0037]所述端口 A2、端口 B3、端口 C4都為矩形波導(dǎo)。
[0038]該緊湊型T形HE面支節(jié)的端口 A2的法線方向與端口 B3和端口 C4的法線方向之間的夾角等于90度。如果將端口 B和端口 C都彎曲朝向與端口 A2的法線方向相反的方向，端口 B和端口 C的信號(hào)之間的相位差為180°。耦合腔存在與端口 A相對(duì)的內(nèi)側(cè)壁A，內(nèi)側(cè)壁A上設(shè)置有金屬柱5。
[0039]實(shí)施實(shí)例2
[0040]如圖3和4所示。與實(shí)施實(shí)例I相比，該實(shí)施實(shí)例的區(qū)別僅在于，所述端口 A2的法線方向與端口 B3和端口 C4的法線方向相反。所以，該緊湊型T形HE面支節(jié)構(gòu)成緊湊型Y形波導(dǎo)功分器。同時(shí)，不需要將端口 B3和端口 C4做任何彎曲，端口 B3和端口 C4信號(hào)的相位差已經(jīng)是180°。另外，該實(shí)施實(shí)例中沒(méi)有設(shè)置金屬柱5。
[0041]上述僅為舉例，給出了本實(shí)用新型的一些較佳的實(shí)現(xiàn)方式。實(shí)際生產(chǎn)中，耦合腔I可以為各種形狀的空腔，內(nèi)部還可以設(shè)置各種金屬凸臺(tái)或凹槽。
[0042]本實(shí)用新型的緊湊型T形HE面支節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、高達(dá)30%的相對(duì)帶寬、力口工調(diào)試成本低、輸出端之間幅度和相位精度高等特點(diǎn)。它們既可以單獨(dú)被使用，更可以用于構(gòu)成多路功分器。兩個(gè)輸出端朝向同一方向時(shí)，二者的信號(hào)之間的相位差為180度。特別是其準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)，這些器件都可以分為底座和蓋板，分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工完成，很好地保證了器件的加工精度并大大降低加工成本。該器件可以廣泛用于雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、通信等軍事及民用領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.緊湊型T形HE面支節(jié)，包括耦合腔(1)，端口A (2)、端口 B (3)、端口 C (4)，其特征在于，還包括至少一個(gè)一級(jí)或兩級(jí)或多級(jí)的匹配段(11)，該匹配段(11)的一端與耦合腔(1)相連，該匹配段(11)的另一端與端口A (2)或端口 B (3)或端口 C (4)相連； 所述端口 A (2)的中心處的電場(chǎng)方向與水平面垂直，而端口 B (3)和端口 C (4)的中心處的電場(chǎng)方向在水平面內(nèi)； 對(duì)于與端口 A (2)相連的匹配段(11)，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔(I)中某一點(diǎn)和端口 A (2)上另一點(diǎn)的一條線段AX，該與端口 A (2)相連的匹配段(11)和端口 A(2 )在垂直于線段AX的某一平面內(nèi)的最大深度沿從耦合腔(I)到端口 A (2 )的方向不變或單調(diào)增大；對(duì)于與端口 B (3)相連的匹配段(11)，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔(I)中某一點(diǎn)和端口 B (3)上另一點(diǎn)的一條線段BY，該與端口 B (3)相連的匹配段(11)和端口 B (3)在垂直于線段BY的某一平面內(nèi)的最大寬度沿從耦合腔(I)到端口 B (3)的方向不變或單調(diào)變大；對(duì)于與端口 C(4)相連的匹配段(11)，存在一條位于水平面內(nèi)并連接耦合腔(I)中某一點(diǎn)和端口 C (4)上另一點(diǎn)的一條線段CZ，該與端口 C (4)相連的匹配段(11)和端口 C (4)在垂直于線段CZ的某一平面內(nèi)的最大寬度沿從耦合腔(I)到端口 C (4)的方向不變或單調(diào)變大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，所述緊湊型T形HE面支節(jié)內(nèi)部由空氣介質(zhì)或其它介質(zhì)填充；耦合腔(I)與所有匹配段(11)的總和結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)Q，結(jié)構(gòu)Q在三維空間中的最大尺寸小于在無(wú)限大的該填充介質(zhì)中該緊湊型T形HE面支節(jié)中心工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的2.5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，端口A (2)為輸入端，該緊湊型T形HE面支節(jié)的端口 A (2)的反射系數(shù)在大于30%的相對(duì)工作帶寬內(nèi)低于-15dB。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，耦合腔(I)、端口A(2)、端口B (3)、端口 C (4)和所有匹配段(11)的上表面都為同一個(gè)平面的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，與端口A (2)連接的匹配段(11)為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，該匹配段(11)的對(duì)稱平面為對(duì)稱平面X ;該緊湊型T形HE面支節(jié)的所有部分，包括耦合腔(I)、端口 A (2)、端口 B (3)、端口 C (4)和所有匹配段(11)相對(duì)于對(duì)稱平面X構(gòu)成鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，所述端口A (2)、端口 B (3)、端口 C (4)可以分別為矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、脊波導(dǎo)、基片集成波導(dǎo)或帶線中的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，端口A (2)的法線方向與端口 B (3)或/和端口 C (4)的法線方向之間的夾角大于60度并小于120度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，耦合腔(I)存在與端口A (2)相對(duì)的內(nèi)側(cè)壁A，內(nèi)側(cè)壁A上設(shè)置有金屬柱(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的緊湊型T形HE面支節(jié)，其特征在于，端口A (2)的法線方向與端口 B (3)或/和端口 C (4)的法線方向之間的夾角大于150度并小于210度。
【文檔編號(hào)】H01P5/12GK203967225SQ201420409155
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】王清源 申請(qǐng)人:成都賽納賽德科技有限公司