[发明专利]紧凑型波导功分器

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在宽带范围内精度很高的二路或多路等分或不等分紧凑型波导功分器。

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。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-面波导裂缝电桥等。其中前两种器件可以实现很好的二路等分。二路不等分和多路功率分配时其功率和相位精度难以在宽带范围内得到保障。后面二种功分器均为二路功分器，体积不够紧凑。其中波导魔T为三维立体结构，有一个端口与其它三个端口垂直。上述功分器的另一个问题是工作带宽窄，难以实现覆盖波导全带宽。上述波导功分器构成波导功分网络时，分别存在带宽窄、功率分配比限制（难以实现不等分、三等分等）、结构复杂（特别是三维结构的波导魔T）等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带等分或不等分二路或多路具有很好功率分配精度和相位精度的紧凑型波导功分器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：紧凑型波导功分器，包括输入端，过渡段，和至少二个输出端。输入端位于过渡段左端，输出端位于过渡段的右端，输入端和输出端都与过渡段联通。

为了保证过渡段左边处工作模式主要为TE10模式，其它高次模的成分尽量低，所述过渡段的垂直其从左到右的中心线或轴线的任意横截面的形状为矩形。

所述过渡段的任意一个垂直于该过渡段从左至右的中心线或轴线的横截面的形状为矩形，而且该矩形的高度小于该矩形深度的2/3。

所述输入端和所有输出端的垂直于其从左至右的中心线或轴线的横截面为矩形，所述输出端在过渡段的右侧从上到下按第一个、第二个…最后一个的次序排列，所述过渡段的右端的上边沿高于第一个输出端的左端面的上边沿，所述过渡段的右端的下边沿低于最后一个输出端的左端面的下边沿。该特征的要求决定了该功分器工作时，其输出端沿过渡段的E-面排列。

为了保证功率分配比例和相位在宽带内的精度，各输出端口的高度设置有特殊要求：假设第一个输出端的左端面的高度为                                                ，过渡段的右端的上边沿比第一个输出端的左端面的上边沿高，则从第二个输出端开始的其余输出端的左端面的高度分别为，，…，其余输出端的左端面中两两之间的隔壁的厚度从上到下依次为，…，最后一个输出端的左端面的下边沿比过渡段的右端面的下边沿高，其中N为所述输出端的总数，、 为比例系数，为某一高度值，为正整数。为正整数，=1,2，…N 。

为了保证过渡段左边处工作模式主要为TE10模式，其它高次模的成分尽量低，还要求过渡段的右端面的高度小于该紧凑型波导功分器最高工作频率处的自由空间波长的2/3。

对于二路波导功分器，所述输出端的数目为2，所述两个输出端上各自设置有1个波导不连续性结构，该波导不连续性结构为波导阶梯、调谐螺钉、或能导致波导上反射系数大于-30dB且小于-15dB的其它凸起或凹陷，该两个波导不连续性结构的中心距过渡段的右边端面的电长度之和大于或等于60度且小于或等于120度。该特征要求使得这些反射不至于在过渡段右端口附近振荡，限制其对各输出端的功率分配比例和相位精度的影响。

对于三路或多于三路的多路波导功分器，所述输出端的数目为3或大于3，所述每个输出端上各自设置有波导不连续性结构，该波导不连续性结构为波导阶梯、调谐螺钉、或能导致波导上反射系数大于或等于-30dB且小于或等于-15dB的其它凸起或凹陷，该波导不连续性结构的中心距过渡段的右边端面的电长度大于30或等于度且小于或等于60度。该特征要求使得这些反射不至于在过渡段右端口附近振荡，限制其对各输出端的功率分配比例和相位精度的影响。

为了便于与其它微波器件连接，至少有一个输出端向远离其它输出端的方向弯曲。

为了便于加工，所述输入端，过渡段，和所有输出端的前端面齐平。

为了获得更好的指标，输入端和过渡段均与所有输出端的深度相同。 

本发明的最大特点通过限定各输出端左端高度、第一个输出端上边沿距过渡段上边沿的距离、各输出端之间的隔壁的厚度，以及最后一个输出端下边沿距过渡段下边沿的距离，使不同的输出端从过渡段中耦合出来的能量的相位相同且功率的比例不随频率而变化。