2輸入平面10、輸出平面 11分別與輸入喇叭19、輸出喇叭12鏍裝結(jié)合；輸出喇叭12嵌入金屬封閉衍射腔1，可沿垂 直于輸出波導(dǎo)口的方向前后微調(diào)，調(diào)整好后以螺釘緊固。圖中的圓形孔為緊固用的螺釘孔。
[0024] 圖3描述了毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)的原理框圖，輸入端首先進(jìn)行了阻抗匹 配，波束經(jīng)過(guò)輸入喇叭19,變換為在輸入平面10上幅度近似相同的波束；經(jīng)過(guò)變寬波導(dǎo)陣 移相透鏡2移相，在輸出平面11上實(shí)現(xiàn)了幅度近似相同，相位為預(yù)先設(shè)計(jì)相位廓線的波束； 波束在金屬封閉衍射腔1內(nèi)傳輸、衍射、干涉，在各個(gè)輸出喇叭口徑處形成18個(gè)幅度近似相 同，相位周期規(guī)律變化的聚焦點(diǎn)，聚焦的能量由輸出喇叭接收，并通過(guò)階梯結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻抗匹 配，再由18個(gè)輸出波導(dǎo)口 7輸出，實(shí)現(xiàn)1分18路功率分配。
[0025] 圖4描述的是毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，整個(gè)功率分配網(wǎng)絡(luò)具體 的功率分配路線為：輸入波導(dǎo)口 8 -輸入階梯變換9 -輸入喇叭19 -變寬波導(dǎo)陣移相透 鏡2 -金屬封閉衍射腔1 -輸出喇叭12 -輸出變換階梯15 -輸出波導(dǎo)口 7。功率分配過(guò) 程為：射頻信號(hào)從輸入波導(dǎo)口 8輸入，經(jīng)過(guò)輸入階梯變化9進(jìn)行阻抗匹配后，進(jìn)入輸入喇叭 19的饋入波導(dǎo)口，此波導(dǎo)口與輸入喇叭19內(nèi)腔高度相同，比輸入波導(dǎo)口 8高度高一些；輸 入喇叭19的梯形斜邊17與輸入波導(dǎo)口平面16所成的夾角及長(zhǎng)度、短直邊18的長(zhǎng)度都是 經(jīng)過(guò)優(yōu)化所得，使得射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入喇叭19變換為在沿輸入平面10 (長(zhǎng)邊方向）幅度分 布近似均等的波束；變寬波導(dǎo)陣移相透鏡2內(nèi)部的單個(gè)分波導(dǎo)長(zhǎng)度、高度相同，而根據(jù)初始 相位，即輸入平面10上各波導(dǎo)口處的相位值與預(yù)先設(shè)計(jì)的沿輸出平面11長(zhǎng)邊方向周期規(guī) 律分布相位廓線的差值為基礎(chǔ)，應(yīng)用公式（1)計(jì)算得到各個(gè)波導(dǎo)內(nèi)腔寬度就各不相同了； 射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)變寬波導(dǎo)陣透鏡2變換為在輸出平面11處各個(gè)波導(dǎo)口輸出幅度強(qiáng)度近似相 同，相位為預(yù)先設(shè)計(jì)沿輸出平面11長(zhǎng)邊方向周期規(guī)律分布的相位廓線，模式為各個(gè)變寬波 導(dǎo)的傳輸基模TElO模。以各個(gè)變寬波導(dǎo)的輸出為金屬封閉衍射腔的饋源，各個(gè)分饋源相位 為預(yù)先設(shè)計(jì)的相位廓線，其衍射場(chǎng)在金屬封閉衍射腔2的側(cè)壁22的分布場(chǎng)強(qiáng)都為零，和側(cè) 壁的電磁金屬邊界邊界特性相同，根據(jù)唯一性定理，金屬邊界的插入不影響衍射場(chǎng)的分布， 其分布和無(wú)金屬邊界的理想無(wú)限長(zhǎng)周期的饋源形成的衍射場(chǎng)分布是相同。波束經(jīng)過(guò)衍射、 干涉后，傳輸?shù)捷敵隼?2 口徑處，無(wú)論幅度分布還是相位分布都近似與各個(gè)分輸出喇叭 的模式相同，即與輸出喇叭12匹配。而在輸出喇叭12金屬直壁13處的幅度近似為零，為 了防止微弱反射電磁波影響衍射場(chǎng)分布，在金屬直壁13處粘貼了吸波材料；射頻信號(hào)經(jīng)輸 出喇叭12變換為波導(dǎo)傳輸模式TElO模，再由輸出階梯變換9進(jìn)行阻抗匹配后，由輸出喇叭 口 7輸出。各個(gè)輸出波導(dǎo)口 7的幅度基本相同，相位周期規(guī)律變化。根據(jù)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的可逆 性原理，再用一個(gè)相同的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，以輸出波導(dǎo)口為輸入，以輸入波導(dǎo) 口為輸出，可完成功率合成（功率分配的逆過(guò)程）。圖中的圓形孔為緊固用的螺釘孔。
[0026] 圖5描述了輸出喇叭12的整體結(jié)構(gòu)，由鏡面對(duì)稱的輸出喇叭陣上腔5和輸出喇叭 陣下腔6通過(guò)鏍裝結(jié)合在一起構(gòu)成的。其中包含喇叭體、位置調(diào)節(jié)孔14的部分的高度與金 屬封閉衍射腔1內(nèi)腔高度相同，安裝時(shí)該部分嵌入后者內(nèi)腔。緊固螺釘從金屬封閉衍射腔1 上板通孔20穿入，穿過(guò)位置調(diào)節(jié)孔14,再在金屬封閉衍射腔1下板螺紋孔旋緊固定。位置 調(diào)節(jié)孔14為長(zhǎng)矩形孔，而穿過(guò)的緊固螺釘是圓形的，且直徑略小于位置調(diào)節(jié)孔短邊長(zhǎng)度， 故輸出喇叭12可以在長(zhǎng)邊方向（即波束傳播方向）移動(dòng)，來(lái)調(diào)整接收的最佳位置；輸出喇 叭12左右側(cè)邊刻有若干定位標(biāo)記21，對(duì)應(yīng)的定位標(biāo)記處于垂直波束傳播方向上的直線上， 將左右對(duì)應(yīng)的定位標(biāo)記21與金屬封閉衍射腔1邊壁齊平，可保證輸出喇叭12垂直于波束 傳播方向，且根據(jù)定位標(biāo)記的序數(shù)可以確定輸出喇叭12與金屬封閉衍射腔1的相對(duì)位置。
[0027] 參閱圖6。該圖描述的是沿波束傳播方向看過(guò)去的變寬波導(dǎo)陣移相透鏡2的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)。變寬波導(dǎo)陣移相透鏡2內(nèi)部各個(gè)波導(dǎo)的長(zhǎng)度L(垂直變寬波導(dǎo)陣移相透鏡2的長(zhǎng)邊 方向）、內(nèi)腔高度、寬度Wp(包含波導(dǎo)兩側(cè)金屬壁厚度的1/2)都是相同的，而波導(dǎo)內(nèi)腔寬度 Wgw_n隨著原始相位（輸入平面10上各波導(dǎo)口處的相位值）與目標(biāo)相位（輸出平面11上 的各波導(dǎo)口處的相位值，符合周期規(guī)律分布相位廓線）的差值Ph而變化，如公式（1)所示，
(U
[0029] 式中：λ為電磁波在自由空間傳播的行波波長(zhǎng)，L為波導(dǎo)長(zhǎng)度，為圓周率，ph為波 束經(jīng)過(guò)波導(dǎo)傳輸后的相位滯后，Wgw_n為變寬波導(dǎo)陣移相透鏡2內(nèi)部第η個(gè)波導(dǎo)的內(nèi)腔寬 度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，包括：金屬封閉衍射腔（I)、變寬波導(dǎo)陣移相透 鏡（2)、輸入喇叭上腔（3)、輸入喇叭下腔（4)、輸出喇叭陣上腔（5)和輸出喇叭陣下腔（6)， 其特征在于：輸入喇叭上腔（3)和輸入喇叭下腔（4)結(jié)合在一起形成輸入喇叭（19)，輸出 喇叭陣上腔（5)和輸出喇叭陣下腔（6)結(jié)合在一起形成輸出喇叭（12);變寬波導(dǎo)陣移相透 鏡⑵輸入平面（10)、輸出平面（11)分別與輸入喇叭（19)、輸出喇叭（12)緊密連接；射 頻信號(hào)從內(nèi)壁設(shè)有一級(jí)輸入階梯變換（9)的輸入波導(dǎo)口（8)輸入，經(jīng)金屬封閉的輸入喇叭 (19)變換在變寬波導(dǎo)陣移相透鏡（2)輸入平面（10)處形成近似等幅度波束，以此波束為相 干準(zhǔn)平面波照射到變寬波導(dǎo)陣移相透鏡（2)，在輸出平面（11)處產(chǎn)生多個(gè)幅度近似相同， 相位周期規(guī)律分布的相干分波束，該相干分波束在金屬封閉衍射腔（1)內(nèi)衍射、干涉，在周 期分布的輸出喇叭（12) 口徑處形成18個(gè)幅度近似相同、相位周期規(guī)律變化的聚焦點(diǎn)，并被 18個(gè)輸出喇叭（12)接收，再經(jīng)一級(jí)輸出階梯變換（15)后，由18個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸出波導(dǎo)口（7)輸 出，從而完成了通過(guò)一級(jí)分配網(wǎng)絡(luò)一分18路功率分配。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，整個(gè)功率分配 網(wǎng)絡(luò)包含輸入喇叭（19)、變寬波導(dǎo)陣移相透鏡（2)、金屬封閉衍射腔（1)、輸出喇叭（12)，且 整個(gè)波束傳輸內(nèi)腔為金屬全封閉的。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，輸出喇叭（12) 嵌入金屬封閉衍射腔（1)，且沿波束傳播方向制有調(diào)整輸出喇叭（12)位置的位置調(diào)節(jié)孔 (14)〇4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，輸出喇叭（12) 由鏡面對(duì)稱的輸出喇叭陣上腔（5)和輸出喇叭陣下腔（6)通過(guò)鏍裝結(jié)合在一起構(gòu)成的，其 中包含喇叭體、位置調(diào)節(jié)孔（14)的部分的高度與金屬封閉衍射腔1內(nèi)腔高度相同，安裝時(shí) 該部分嵌入后者內(nèi)腔。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，位置調(diào)節(jié)孔 (14)為長(zhǎng)矩形孔，而穿過(guò)的緊固螺釘是圓形的，且直徑小于位置調(diào)節(jié)孔短邊長(zhǎng)度，輸出喇叭 (12)沿長(zhǎng)邊方向，即波束傳播方向移動(dòng)來(lái)調(diào)整接收的最佳位置；緊固螺釘從金屬封閉衍射 腔（1)上板通孔（20)穿入，穿過(guò)位置調(diào)節(jié)孔（14)，再在金屬封閉衍射腔（1)下板螺紋孔旋 緊固定。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，輸出喇叭（12) 左右側(cè)邊刻有若干定位標(biāo)記（21)，對(duì)應(yīng)的定位標(biāo)記處于垂直波束傳播方向上的直線上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，輸出喇叭（12) 側(cè)邊右對(duì)應(yīng)定位標(biāo)記（21)對(duì)齊封閉衍射腔（1)邊壁，輸出喇叭（12)垂直于波束傳播方向， 且根據(jù)對(duì)齊邊壁的標(biāo)記序數(shù)，確定輸出喇叭在金屬封閉衍射腔（1)內(nèi)的相對(duì)位置。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，輸入喇叭（19) 由鏡面對(duì)稱的輸入喇叭上腔（3)、輸入喇叭下腔（4)結(jié)合形成；輸入喇叭（19)、變寬波導(dǎo)陣 移相透鏡（2)、金屬封閉衍射腔（1)和輸出喇叭（12)的內(nèi)腔高度相同，且各部分緊密連接在 一起，內(nèi)腔為金屬全封閉的。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，變寬波導(dǎo)陣移 相透鏡（2)內(nèi)部的各個(gè)波導(dǎo)垂直長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度L、內(nèi)腔高度、包含波導(dǎo)兩側(cè)金屬壁1/2厚 度的波導(dǎo)寬度Wp都是相同的。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，變寬波導(dǎo)陣移 相透鏡⑵內(nèi)部的各個(gè)波導(dǎo)內(nèi)腔寬度Wgw_n隨著原始相位與目標(biāo)相位的差值Ph而變化，其 中，原始相位指的是輸入平面（10)上各波導(dǎo)口處的相位值，目標(biāo)相位指的是輸出平面（11) 上的各波導(dǎo)口處的相位值，此相位符合周期規(guī)律分布相位廓線。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出的一種毫米波固態(tài)準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)，旨在提供一種能夠突破毫米波高頻段難已實(shí)現(xiàn)大功率輸出瓶頸的準(zhǔn)光功率分配網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：射頻信號(hào)從內(nèi)壁設(shè)有一級(jí)輸入階梯變換的輸入波導(dǎo)口輸入，經(jīng)金屬封閉的輸入喇叭變換在變寬波導(dǎo)陣移相透鏡輸入平面處形成近似等幅度波束，以此波束為相干準(zhǔn)平面波照射變寬波導(dǎo)陣移相透鏡，在輸出平面處產(chǎn)生多個(gè)幅度近似相同，相位周期規(guī)律分布的相干分波束，在金屬封閉衍射腔內(nèi)衍射、干涉，在周期分布的輸出喇叭口徑處形成18個(gè)幅度近似相同、相位周期規(guī)律變化的聚焦點(diǎn)并被18個(gè)輸出喇叭接收，再經(jīng)一級(jí)輸出階梯變換后，由18個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸出波導(dǎo)口輸出，從而完成了通過(guò)一級(jí)分配網(wǎng)絡(luò)完成一分十八路功率分配。
【IPC分類】H01P5/12
【公開(kāi)號(hào)】CN204809370
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520505986
【發(fā)明人】李光, 黃建, 裴乃昌
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日