[发明专利]一种共面波导魔T

说明书

本发明提供一种共面波导魔T，属于微波器件技术领域，包括从顶部至底部依次同轴连接的输出介质同轴波导、空气同轴波导、圆波导及两个对称的半空气同轴波导；两个对称的半空气同轴波导通过两个金属隔板隔开；还包括与半空气同轴波导底端连接并沿半空气同轴波导H面中心对称的两个输入介质同轴波导、位于两个半空气同轴波导外导体内两个多级阶梯匹配结构与填充高介电常数介质的介质矩形波导。本发明解决了现有的合成器功率容量低、高插损及合成端口间隔离度、尺寸无法满足要求的问题，可以用于雷达发射机的和差网络以及固态放大器的功率合成。

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，特别是一种新型共面波导魔T。

背景技术

传统的高功率微波一般是通过电真空器件来产生，但电真空器件体积庞大，随着基于半导体结构的小型有源器件的快速发展和输出功率的不断提高，通过大量的半导体有源器件进行组阵，后再通过大规模天线阵列进行辐射可产生与传统电真空器件辐射相比拟的等效辐射功率。

为了在等效辐射功率不变的情况下尽量减少有源相控阵天线的单元数量，需要在有限截面尺寸内对多个有源器件进行功率合成，为了保证有源器件的失效性能，增加系统的稳定性同时保证合成效率，需要合成器输入端口间具有高隔离度，各端口需要具有良好的驻波性能，同时需要有较高的合成效率，所有功能需要在有限截面内实现。目前微波领域主要合成器包括二进制功率合成器、波导行波功率合成器、波导径向功率分配合成器和波导空间功率合成器等。基于现有的合成器大都不满足横截面尺寸要求，其中基于电阻隔膜的二进制功率合成器不满足kW级功率容量要求，波导行波功率合成器合成端口间隔离度与回波损耗也无法满足要求，波导径向功率分配合成器无法满足其超紧凑的体积要求和高隔离度低反射要求，空间功率合成技术用于微波频段尺寸较高。常规的依托于介质的平面传输线对于实现kW级功率容量有较大难度，因此现有的微波功率合成技术大都不满足kW级功率容量和低插损、高隔离度以及尺寸体积要求。

发明内容

为了解决现有的合成器功率容量低、高插损及合成端口间隔离度、尺寸无法满足要求的问题，本发明提供一个新型紧凑共面波导魔T，用来实现有限截面内的功率合成，有效减小波导魔T的体积，同时在较宽的带宽范围内实现各端口的低回波损耗(<-20dB)和输入端口间、和差端口间的高隔离度(>20dB)，使得波导魔T能够在对体积尺寸有更严格要求的场合得以应用。

本发明的技术解决方案是提供一种共面波导魔T，其特殊之处在于：包括从顶部至底部依次同轴连接的输出介质同轴波导3、空气同轴波导9、圆波导8及两个半空气同轴波导6；两个对称的半空气同轴波导6通过两个金属隔板5隔开(通过在空气同轴波导9的外导体内放置两块金属隔板5分割为两个对称的半空气同轴波导6)；还包括两个输入介质同轴波导1、两个多级阶梯匹配结构7与介质矩形波导4，上述两个输入介质同轴波导1与半空气同轴波导6底端连接并沿半空气同轴波导6H面(与磁场平行的面称为H面)中心对称并相对金属隔板5对称，用来实现和差端口注入微波时两输入端口的等幅同相/反相分配；上述两个多级阶梯匹配结构7分别与两个输入介质同轴波导1内导体共轴连接并分别位于两个半空气同轴波导6外导体内，上述介质矩形波导4与圆波导8底端连接并位于两个半空气同轴波导6内导体内部，且介质矩形波导4长边平行于金属隔板5；上述介质矩形波导4中填充高介电常数的介质。

本波导魔T共有四个波导端口，分别是：两个与半空气同轴波导6连接的输入介质同轴波导1输入端口、一个与圆波导8底部连接的介质矩形波导4端口、一个与圆波导8顶部连接的输出介质同轴波导3端口。整个结构沿金属隔板5平行方向和垂直方向对称分布。

半空气同轴波导6特定的内半径和外半径尺寸用来实现半空气同轴波导6中准TE₁₀模式的传输和准TE₂₀模式的截止。

两个半空气同轴波导6与圆波导8连接，圆波导8底部连接介质矩形波导4从而实现两个半空气同轴波导6中准TE₁₀模式的差耦合输出。