[發明專利]H面十字形功分器

有效

• 申請號: 201310110660.0
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN104092002A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 王清源;譚宜成;李玉萃
• 申請（專利權）人: 成都賽納賽德科技有限公司
• 主分類號: H01P5/19
• 分類號: H01P5/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種功分器，具體地說，是涉及一種幅度和相位一致性好的緊湊型寬帶波導功率分配器。

背景技術

功分器是現代微波通信和軍事電子系統中的一種通用原件。波導功分器由于其功率容量高、插入損耗低等特點，應用十分廣泛。二路波導功分器既可以單獨使用，也可以通過串接構成多路功分網絡，用于相控陣雷達、天線陣以及功率合成等領域。已有的二路波導功分器主要包括E面T型分支，H面T型分支，波導魔T，H面波導裂縫電橋、E面波導環形電橋（Ring?Hybrid或Rat-Race?Hybrid）和H面波導環形電橋等。其中前兩種器件由于兩個輸出端之間隔離度低，任意一個輸出端口的失配都會嚴重影響功率分配的幅度和相位精度。波導魔T的輸出端口之間有很好的隔離，而且兩個輸出端口之間的相位相同，但其四個波導端口的軸線方向分別指向三個互相垂直的方向，構成復雜的三維立體結構。因此波導魔T加工難，成本高，而且器件在長寬高三個方面都比較大，不利于器件的小型化，更不適合作為單元串接構成多路功分網絡。H-面波導裂縫電橋的輸入輸出波導的軸線位于同一平面內，由此可以串接構成所有波導軸線位于同一平面的多路功分網絡。這種功分網絡可以分為底座和蓋板，分別利用傳統的數控銑切技術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H-面波導裂縫電橋的兩個輸出端口之間存在固有的90度相位差。在要求同相位輸出的情況下，需要對各級功分器輸出端口的相位之間進行寬帶補償。特別是在多路功分網絡小型化設計時，相位補償電路會使器件體積和設計難度大大提高。同時，H-面波導裂縫電橋的工作帶寬比較窄。E面波導環形電橋（Ring?Hybrid或Rat-Race?Hybrid）和H面波導環形電橋也由于體積比較大，工作帶寬比較窄，其用途受到限制，特別是在多路功分網絡小型化設計時波導環形電橋很少被使用。

在制導系統中，上述波導魔T，H面波導裂縫電橋、E面波導環形電橋（Ring?Hybrid或Rat-Race?Hybrid）和H面波導環形電橋等經常還被單獨作為和差器來，或作為元器件構成功能更復雜的和差器網絡來使用。在這種情況下，這些器件的弱點仍然明顯。

發明內容

本發明的目的在于提供一種幅度和相位一致性好，工作帶寬可以達到20%以上的緊湊型寬帶波導功率分配器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：H面十字形功分器，包括耦合腔，與耦合腔連通的輸入端、輸出端A、輸出端B和匹配端；匹配端遠離耦合腔的一端連接匹配負載；輸出端A位于耦合腔左端面，輸出端B位于耦合腔右端面，匹配端位于耦合腔的前端面，輸入端位于耦合腔的后端面，所述前端面為紙面垂直放置時的上方，所述后端面為紙面垂直放置時的下方。前端面和后端面為耦合腔的兩個相對的平面，左端面和右端面為耦合腔的兩個相對的平面，輸出端A、輸出端B分別位于匹配端的兩側。

輸入端、輸出端A、輸出端B和匹配端在與耦合腔相連處的交界面的中心處的法線方向與耦合腔上端面之間的夾角都小于或等于30度。

所述匹配端與耦合腔相連處的交界面中心處的法線方向和輸出端A與耦合腔相連處交界面中心處的法線方向之間的夾角大于60度小于120度；所述匹配端與耦合腔相連處的交界面中心處的法線方向和輸出端B與耦合腔相連處交界面中心處的法線方向之間的夾角大于60度小于120度。

所述輸出端A位于耦合腔左端面，輸出端B位于耦合腔右端面，匹配端位于耦合腔的前端面，輸入端位于耦合腔的后端面，前端面和后端面為耦合腔的兩個相對的平面，左端面和右端面為耦合腔的兩個相對的平面，輸出端A、輸出端B分別位于匹配端的兩側。

所述耦合腔為單連通空腔結構，即該耦合腔內部的任何封閉曲線都可以在該耦合腔內連續收斂于一個點。單連通空腔結構即單連通區域，單連通區域是數學的基本概念之一。設D是平面區域，如果D內任一閉曲線所圍的部分都屬于D，則稱D為平面單連通區域。

對于二路功率等分功分器情況，所述耦合腔、輸入端、輸出端A、輸出端B和匹配端所構成的結構呈左右鏡像對稱形狀，輸出端A和輸出端B相關于匹配端呈對稱排布。

所述匹配端與耦合腔相連處的交界面的中心處的電場的水平分量的幅值大于其垂直分量的幅值；輸入端與耦合腔相連處的交界面的中心處的電場的垂直分量的幅值大于其水平分量的幅值；輸出端A與耦合腔相連處的交界面的中心處的電場的垂直分量的幅值大于其水平分量的幅值；輸出端B與耦合腔相連處的交界面的中心處的電場的垂直分量的幅值大于其水平分量的幅值。