[发明专利]三路支节

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。三路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。三路支节可以为各种传输线形式，但以波导三路支节（普遍称为T形波导分支）最为普遍。已有的波导三路支节主要包括E面T型分支， H面T型分支。这些三路支节存在以下不足：1）、带宽不足。市场上的E面T型波导分支和H面T型波导分支的相对工作带宽普遍在15%左右。2）、极化方向限制，市场上的E面T型波导分支和H面T型波导分支的端口A和端口B，端口A和端口C的中心处的电场方向都是相互平行的，无法让输出电场方向在输入电场方向的基础上实现旋转。3）、相位限制，市场上的E面T型波导分支和H面T型波导分支的端口B和端口C的相位之间无法在全工作带宽内实现180度的相位差。4）、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，输入输出极化方向可灵活旋转，两个输出端相位差可为零度或180度，工作带宽可以达到41%以上的紧凑型宽带三路支节功率分配器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

三路支节，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。

为了器件的小型化，我们使所述三路支节内部由介质填充，其中介质为空气介质或其他介质。耦合腔和所有匹配段的和总和结构为结构Q，结构Q 在三维空间中的最大尺寸小于该三路支节中心工作频率对应的该介质中的波长的2.5倍。所述介质为空气介质或其它介质。

   为了实现器件的宽带特性，端口A设置为输入端，我们使该三路支节的端口A的反射系数在大于41%的工作带宽内低于-15dB。

   为了便于利用普通数控铣床加工，该三路支节的所有部分，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，该三路支节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，该三路支节的所有部分，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。该三路支节的所有部分，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。

    为了实现功率分配的同时，实现输入输出端极化方向的改变，我们有两种设计：第一种设计，所述端口A的中心处的电场方向与水平面垂直，而端口B或/和端口C的中心处的电场方向在水平面内。另一种设计，所述端口A的中心处的电场方向在水平面内，端口B或/和端口C的中心处的电场方向与水平面垂直。

    该三路支节的端口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，该三路支节的所有部分，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可以设置可以从外面调节其插入深度的微调螺钉。

该三路支节的端口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三路支节。其中，端口A在宽带范围内可以实现良好匹配，端口A和端口B之间，端口A和端口C之间的极化方向都可以灵活转动、端口B和端口C与端口A的相位可以在0度和180度之间选择。由于该三路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，由此大大简化了加工，同时更好地保证了加工精度。 与已有的H面或E面T形分支相比，该发明在工作带宽、端口A匹配、端口A和端口B，端口A和端口C极化方向灵活度、输出相位灵活度等方面有显著优势。