[发明专利]T形E面支节

说明书

技术领域

本发明涉及一种功分器，具体地说，是涉及一种幅度和相位一致性好的紧凑型宽带功率分配器。

背景技术

功分器是现代微波通信和军事电子系统中的一种通用元件。波导功分器由于其功率容量高、插入损耗低等特点，应用十分广泛。T形E面支节既可以单独使用，也可以通过串接构成多路功分网络，用于相控阵雷达、天线阵以及功率合成等领域。T形E面支节可以为各种传输线形式，但以波导T形E面支节（普遍称为T形波导分支）最为普遍。已有的波导T形E面支节存在以下不足：1）带宽不足。市场上的波导T形E面支节的相对工作带宽普遍在15%左右。2）小型化限制，已有技术无法在很小的空间内对端口A进行良好的全带宽匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供幅度和相位一致性好，相对工作带宽可以达到30%以上的紧凑型宽带T形E面支节功率分配器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

T形E面支节，包括耦合腔，端口A、端口B、端口C，其特征在于，还包括至少一个一级或两级或多级的匹配段，该匹配段的一端与耦合腔相连，该匹配段的另一端与端口A或端口B或端口C相连。

为了改善端口A作为输入端时，该T形E面支节在宽带范围内的匹配，各匹配段的宽度按如下方式设置：对于与端口A相连的匹配段，存在一条位于水平面内并连接耦合腔中某一点和端口A上另一点的一条线段AX，该与端口A相连的匹配段和端口A在垂直于线段AX的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔到端口A的方向不变或单调变小；对于与端口B相连的匹配段，存在一条位于水平面内并连接耦合腔中某一点和端口B上另一点的一条线段BY，该与端口B相连的匹配段和端口B在垂直于线段BY的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔到端口B的方向不变或单调变大；对于与端口C相连的匹配段，存在一条位于水平面内并连接耦合腔中某一点和端口C上另一点的一条线段CZ，该与端口C相连的匹配段和端口C在垂直于线段CZ的某一平面内的最大宽度沿从耦合腔到端口C的方向不变或单调变大。

所述T形E面支节内部由空气填充。为了器件的小型化，我们也可以使所述T形E面支节内部由其它介质填充。耦合腔和所有匹配段的总和结构为结构Q，结构Q在三维空间中的最大尺寸小于在无限大的该填充介质中该T形E面支节中心工作频率对应的波长的2.5倍。

   为了实现器件的宽带特性，端口A设置为输入端，我们使该T形E面支节的端口A的反射系数在大于30%的相对工作带宽内低于-15dB。

   为了便于利用普通数控铣床加工，便于该器件与其它微波器件的集成，该T形E面支节的所有部分，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为同一个平面的一部分。这样，该T形E面支节和其它相连的微波器件可以分为底座和盖板加工完成。其中底座和盖板之间没有很高的对位要求。

为了在两个输出端之间实现良好的幅度和相位一致性，该T形E面支节的所有部分，包括耦合腔、端口A、端口B、端口C和所有匹配段构成镜像对称结构。即与端口A连接的匹配段为镜像对称结构，其对称平面为对称平面X。该T形E面支节的所有部分，包括耦合腔、端口A、端口B、端口C和所有匹配段相对于对称平面X构成镜像对称结构。具体地讲，耦合腔1、端口A2以对称平面X为对称面而自身成镜像对称结构。端口B3以对称平面X为对称面与端口C4构成镜像对称结构。连接端口B3的匹配段11 以对称平面X为对称面与连接端口C4的匹配段11构成镜像对称结构。

端口A、端口B和端口C的中心处的电场方向都在水平面内。

该T形E面支节的端口A、端口B、端口C可以分别为矩形波导、圆波导、脊波导、基片集成波导或带线中的任意一种。

为了便于修正加工误差，耦合腔或/和匹配段的上表面可以设置可以从外面调节其插入深度的微调螺钉。

该T形E面支节的端口A的法线方向与端口B或/和端口C的法线方向之间的夹角大于60度并小于120度，以90度最为常见。或者端口A的法线方向与端口B或/和端口C的法线方向之间的夹角大于150度并小于210度， 以180度最为常见。

本发明提供了一种结构紧凑T形E面支节。其中，端口A在宽带范围内可以实现良好匹配。由于该T形E面支节可以分为底座和盖板，分别采用普通数控铣床一次性加工完成，在相互串接构成多路功分网络时，所有电路都可以分为底座和盖板，分别采用普通数控铣床一次性加工完成，由此可以大大简化加工，同时更好地保证加工精度。 与已有的E面T形分支相比，该发明在相对工作带宽金和端口A匹配等方面有显著优势。同时，矩形波导的T形E面支节可以用于集成波导网络中。