[发明专利]一种紧凑脊波导级联四端口环行器

说明书

本发明公开了一种紧凑脊波导级联四端口环行器。其主要技术特点是：脊波导四端口环行器由两个三端口脊波导结型环行器平行镜像排布，通过紧凑脊波导至同轴线过渡连接构成。本发明能够有效减小波导四端口环行器的截面尺寸及纵向长度，降低环行器的插入损耗，同时在较宽的带宽范围内实现低插入损耗及高隔离度，使得波导四端口环行器能够满足小尺寸、低插入损耗、大带宽要求下的应用。

技术领域

本发明属于环行器领域，特别是一种脊波导环行器。

背景技术

环行器是最常用的微波元器件之一，在微波系统中，环行器常被用作天线的收发开关，实现收发隔离。环行器按传输线形式可分为微带、带线、同轴、波导等类型。波导式环行器，根据结构形式不同，又可分为结型以及差相移式等。其中，波导结型环行器体积小，适用于系统紧凑性要求的场合。

现有的波导结型环行器多为矩形波导三端口结构，为实现四端口环行，需要将两个三端口环行器级联在一起，构成四端口环行器。此时，该环行器的插入损耗为两个三端口环行器的插入损耗，同时矩形波导环行器的截面尺寸及纵向长度也比较大。

发明内容

本发明要的目的是提供一种紧凑的波导结型环行器，有效减小波导四端口环行器的截面尺寸及纵向长度，降低环行器的插入损耗，同时在较宽的带宽范围内实现低插入损耗及高隔离度，使得波导四端口环行器能够满足小尺寸、低插入损耗、大带宽要求下的应用。

为了实现上述目的，本发明提出以下方案：

该紧凑脊波导级联四端口环行器，包括：两个平行镜像布置的三端口脊波导结型环行器和垂直布置的紧凑脊波导至同轴线过渡结构；

所述三端口脊波导结型环行器包括整体拼接为T型的三个单脊波导，其中位于同一直线上的两个单脊波导记为第一单脊波导和第二单脊波导，另一个记为第三单脊波导；三个单脊波导的脊条相接处形成脊柱，其中相应的第一脊条和第二脊条在靠近脊柱处形成脊波导弯折，使得三个脊条在相接处的夹角互为120°；第一脊条和第二脊条均为台阶结构，其靠近脊柱的部分高于远离脊柱的部分；第三脊条的高度与第一脊条和第二脊条中所述靠近脊柱的部分相当，其长度不超过所述靠近脊柱的部分的长度；所述脊柱表面紧贴设置有铁氧体片，对应位置的脊柱背面嵌有磁钢，用于对铁氧体片提供偏置磁场；两个三端口脊波导结型环行器中的磁钢磁场方向相同；

所述两个平行镜像布置的三端口脊波导结型环行器共用一个环行器盖板形成对接，环行器盖板与所述脊条以及铁氧体片保持间隙；

所述紧凑脊波导至同轴线过渡结构包括同轴线和两个组合波导；所述组合波导由一单脊波导和一矩形波导拼接而成，其中该单脊波导的脊条靠近矩形波导一端切割形成半圆柱形槽，该单脊波导的端口与所述第三单脊波导的端口适配对接；所述同轴线由同轴内导体、同轴外导体以及位于两者之间的介质套筒组成，其中，同轴外导体和介质套筒以及环行器盖板的厚度相等，同轴外导体兼作组合波导盖板并与所述环行器盖板构成一体件，同轴内导体贯穿介质套筒两端，分别伸入两个组合波导中的半圆柱形槽内，并与半圆柱形槽壁和矩形波导壁均保持间距。

基于以上方案，本发明还进一步作了如下优化：

可选地，所述脊柱由两块同心的金属圆柱组成，其中小圆柱对应于所述靠近铁氧体片的部分，大圆柱对应于所述远离铁氧体片的部分。

可选地，所述三端口脊波导结型环行器的波导腔体背部对应于脊柱所在位置形成凹槽结构，所述磁钢设置在该凹槽底部。

可选地，所述铁氧体片和磁钢均为圆形。进一步优选地，所述小圆柱直径为8.65mm，高度为2.23mm；所述大圆柱的直径为15.25mm，高度为4.09mm；所述铁氧体片的直径为11.66mm，高度为1.37mm。

可选地，所述介质套筒采用聚四氟乙烯材料。