[发明专利]一种波导单端口失配器的设计方法

摘要

本发明公开了一种波导单端口失配器的设计方法，通过设计波导腔(2)波导口的宽边尺寸和窄边尺寸、设计波导单端口失配器的长度、设计吸收体(3)、设计法兰(1)及后盖(4)实现本发明。波导单端口失配器的反射特性仅仅取决于波导口窄边尺寸，与厚度无关，消除了频率的影响，在工作全频段具有一致的反射特性，频响曲线平坦。波导单端口失配器的频响特性较两端口失配器得到了很大的提高。

主权项

一种波导单端口失配器的设计方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步：设计波导腔波导口的宽边尺寸和窄边尺寸针对主模TE10模进行分析；为了消除模式不同引入的失配误差，波导单端口失配器宽边尺寸与标准波导口相同；设a，b分别为标准波导口的宽边尺寸和窄边尺寸，b’为波导单端口失配器窄边尺寸；当波导单端口失配器接入标准波导系统中，端口反射系数为： | Γ | = | b ′ - b b ′ + b | = b - b ′ b ′ + b (一)当反射幅度确定时，波导单端口失配器的窄边尺寸为： b ′ = ( 1 - | Γ | 1 + | Γ | ) b (二)从式(二)得：波导单端口失配器窄边尺寸比标准波导口窄边尺寸小，将波导单端口失配器接入波导测试系统时，连接处形成阶梯波导结构，对于理想吸收体(3)，入射信号将分成两部分：一部分在端口连接处被反射，剩余入射信号被内部吸收体(3)吸收；波导单端口失配器端口反射特性取决波导单端口失配器窄边尺寸，与波导单端口失配器宽边尺寸、长度及工作频率范围无关，在全带宽内具有一致的反射特性，从而改善了频响特性；上述设计过程是假设吸收体(3)完全理想，具有全吸收特性的条件下进行的，但实际上吸收体(3)并不完全理想，实际得到的反射值将小于设计目标值，该误差可通过改变波导单端口失配器的窄边尺寸进行修正；吸收体(3)达到回波损耗指标小于40dB，反射系数小于0.01，改变窄边尺寸量如式(三)可修正该误差项； Δb ′ = - 0.02 b ′ ( 1 - | Γ | + 0.01 ) ( 1 + | Γ | ) (三)式(三)中，Δb′为窄边修正误差尺寸，|Г|为反射幅度设计目标，b′为式(一)所设计的窄边尺寸；应对b′作进一步修正，设计波导单端口失配器的窄边尺寸为b′+Δb′；第二步：设计波导单端口失配器的长度波导负载具有吸收特性，其长度为最低频率对应波长的3～5倍，回波损耗大于40dB；波导单端口失配器的长度与相应频段波导负载长度相等；第三步：设计吸收体波导单端口失配器的吸收体(3)为椎形结构的羰基铁；末端为长方体，从波导口往里方向看去，长方体上、下、左、右四面与波导腔(2)内壁四面紧密贴合，通过胶粘合方式固定；椎形吸收体(3)共有四个面，底面是直角三角形，三个侧面相交于顶点；其中，两个侧面为直角三角形，从波导口往里方向看去两个侧面分别与波导腔(2)内壁右面和下面紧密贴合，采用胶粘合方式固定；另一面为锐角三角形；长方体与椎形体是一体加工而成的，吸收体(3)总长度为最低频率对应波长的3～4倍；第四步：设计法兰及后盖波导单端口失配器为标准波导法兰(1)，以螺钉和销钉方式与波导测试系统连接；波导单端口失配器末端用后盖(4)封闭，后盖(4)呈凸字形，凸字头与波导腔(2)波导口尺寸相同，以几何配合、胶、螺钉方式与波导腔(2)固定一起；上述步骤分别对波导腔(2)波导口的宽边尺寸和窄边尺寸、波导腔(2)长度、吸收体(3)、法兰(1)及后盖(4)进行设计；首先确定待设计波导单端口失配器的电压驻波比，然后设计波导腔(2)，再设计吸收体(3)，将吸收体(3)放置于波导腔(2)内，之后设计法兰(1)和后盖(4)，并装配波导腔(2)；这样就设计出不同电压驻波比的波导单端口失配器。