[发明专利]E面十字形功分器

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波导功率分配器。

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原件。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。二路波导功分器既可以单独使用，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。已有的二路波导功分器主要包括E面T型分支，H面T型分支，波导魔T，H面波导裂缝电桥、E面波导环形电桥（Ring Hybrid或Rat-Race Hybrid）和H面波导环形电桥等。其中前两种器件由于两个输出端之间隔离度低，任意一个输出端口的失配都会严重影响功率分配的幅度和相位精度。波导魔T的输出端口之间有很好的隔离，而且两个输出端口之间的相位相同，但其四个波导端口的轴线方向分别指向三个互相垂直的方向，构成复杂的三维立体结构。因此波导魔T加工难，成本高，而且器件在长宽高三个方面都比较大，不利于器件的小型化，更不适合作为单元串接构成多路功分网络。E-面波导裂缝电桥的输入输出波导的轴线位于同一平面内，由此可以串接构成所有波导轴线位于同一平面的多路功分网络。这种功分网络可以分为底座和盖板，分别利用传统的数控铣切技术一次性方便地加工而成，加工精度大大提高，加工成本大大降低。但是，已有的E-面波导裂缝电桥的两个输出端口之间存在固有的90度相位差。在要求同相位输出的情况下，需要对各级功分器输出端口的相位之间进行宽带补偿。特别是在多路功分网络小型化设计时，相位补偿电路会使器件体积和设计难度大大提高。同时，E-面波导裂缝电桥的工作带宽比较窄。E面波导环形电桥（Ring Hybrid或Rat-Race Hybrid）和H面波导环形电桥也由于体积比较大，工作带宽比较窄，其用途受到限制，特别是在多路功分网络小型化设计时波导环形电桥很少被使用。

在制导系统中，上述波导魔T，E面波导裂缝电桥、E面波导环形电桥（Ring Hybrid或Rat-Race Hybrid）和H面波导环形电桥等经常还被单独作为和差器来，或作为元器件构成功能更复杂的和差器网络来使用。在这种情况下，这些器件的弱点仍然明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种幅度和相位一致性好，工作带宽可以达到20%以上的紧凑型宽带波导功率分配器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：E面十字形功分器，包括耦合腔，与耦合腔连通的输入端、输出端A、输出端B和匹配端；匹配端远离耦合腔的一端连接匹配负载；输出端A位于耦合腔左端面，输出端B位于耦合腔右端面，匹配端位于耦合腔的前端面，输入端位于耦合腔的后端面，所述前端面为纸面垂直放置时的上方，所述后端面为纸面垂直放置时的下方；前端面和后端面为耦合腔的两个相对的平面，左端面和右端面为耦合腔的两个相对的平面，输出端A、输出端B分别位于匹配端的两侧。

输入端或/和输出端A或/和输出端B或/和匹配端在与耦合腔相连处的交界面在其中心处的法线方向与耦合腔上端面之间的夹角都小于或等于30度。

所述匹配端与耦合腔相连处的交界面中心处的法线方向和输出端A与耦合腔相连处交界面中心处的法线方向之间的夹角大于60度小于120度；所述匹配端与耦合腔相连处的交界面中心处的法线方向和输出端B与耦合腔相连处交界面中心处的法线方向之间的夹角大于60度小于120度。

所述输出端A位于耦合腔左端面，输出端B位于耦合腔右端面，匹配端位于耦合腔的前端面，输入端位于耦合腔的后端面，所述前端面为纸面垂直放置时的上方，所述后端面为纸面垂直放置时的下方；前端面和后端面为耦合腔的两个相对的平面，左端面和右端面为耦合腔的两个相对的平面，输出端A、输出端B分别位于匹配端的两侧。

所述耦合腔为单连通空腔结构，即该耦合腔内部的任何封闭曲线都可以在该耦合腔内连续收敛于一个点。单连通空腔结构即单连通区域，单连通区域是数学的基本概念之一。设D是平面区域，如果D内任一闭曲线所围的部分都属于D，则称D为平面单连通区域。

对于二路功率等分功分器情况，所述耦合腔、输入端、输出端A、输出端B和匹配端所构成的结构呈左右镜像对称形状，输出端A和输出端B相关于匹配端呈对称排布。