[發明專利]一種具有共面臂的E面波導魔T

有效

• 申請號: 201310275820.7
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103378395A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 褚慶昕;吳瓊森
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01P5/20
• 分類號: H01P5/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩;李衛東

技術領域

本發明涉及微波技術領域，更具體地說，涉及一種波導魔T。

背景技術

隨著射頻微波技術的迅速發展，為了滿足各種技術需求，人們發明設計了各種射頻微波器件，而魔T則是這些器件中常用的一種。魔T是一個4端口器件，通常由E面結和H面結結合而成。魔T有幾個重要特性：功率的平分性，即魔T相鄰兩口有3dB的耦合量；對口隔離性，即正交的兩個端口相互隔離；自動匹配性，即正交的兩個端口匹配后，剩下的兩個端口自動匹配。由于這些特性，魔T有著廣泛應用。魔T被用于平衡混頻器，兩個獨立的信號在兩個石英晶體之間分別等分。魔T被用作功分器，實現輸入信號功率等分。魔T還被用作阻抗橋、標準移相器。此外，魔T還經常用于天線饋電系統中。

傳統魔T是由E-T和H-T接頭組合而成，如圖3所示。由于結構對稱性，正交的兩個端口之間相互隔離。另外，為了消除接頭處的不連續性，通常加入一些錐體、銷釘、金屬膜片等元件，實現端口的匹配。傳統魔T的四個臂在4個方向，而且4個臂不在同一個平面上，這樣不利于系統集成。錐體、銷釘、金屬膜片等匹配元件也比較難加工和裝配。接著，有學者提出E面折疊魔T和H面折疊魔T，就是將E面兩個臂折疊到同一個方向或者將H面兩個臂折疊到同一個方向，如圖4所示。這樣，在某些場合方便系統連接，但其第四個臂與剩下的3個臂仍不在同一個平面。E面折疊魔T和H面魔T也需要加入金屬膜片等難以加工和裝配的匹配元件實現端口的匹配。又有學者利于定向耦合器與移相器相結合設計出新型魔T結構。由于結構的不對稱性，這種結構的魔T的功分幅度和相位平衡性較差。另外，寬帶移相器比較難設計，故一般這種結構的魔T的帶寬有限。近來有學者基于H面波導TE10-TE20模模式轉換器設計出魔T。該魔T通過優化H面的輪廓線和在接頭區域的金屬桿的位置和尺寸來實現。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有共面臂、便于加工裝配和緊湊系統連接、具有良好功分幅度平衡性和相位平衡性，具有良好的端口間隔離性能的E面波導魔T。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：一種具有共面臂的E面波導魔T，包括第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導、第三輸入/輸出波導和第四輸入/輸出波導；其特征在于：第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導、第三輸入/輸出波導和第四輸入/輸出波導設置在同一平面上。本發明魔T所有波導都在同一個平面上，便于進行級聯形成大系統，也便于與其它器件連接。

所述第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導連接形成“T”形器件；所述的第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導連接形成“T”形器件是指，第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導設置在同一軸線上，第一輸入/輸出波導設置在第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導所在軸線的垂直方向上；所述第四輸入/輸出波導設置在“T”形器件的上方。

進一步的方案是：第四輸入/輸出波導通過微帶線與第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導組成的“T”形器件連接。

所述第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導的結構對稱；所述第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導均包括依次連接的半高度波導段、波導阻抗匹配段和標準波導端口。本發明魔T的結構具有對稱性，從第一輸入/輸出波導進入的信號，在第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導之間功率等分，而且相位相差180度；從第四輸入/輸出波導進去的信號，在第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導之間功率等分，相位相同；結構對稱性使魔T有良好的功分幅度平衡性和相位平衡性。

在第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導形成的接頭處設有用于消除接頭處不連續性和實現端口匹配的波導切角。第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導的接頭處具有不連續性，加入波導切角可消除接頭處的不連續性，同時可實現第一輸入/輸出波導的端口匹配。

所述微帶線設置在第一輸入/輸出波導的軸線上；所述微帶線的一端伸入到第四輸入/輸出波導內，另一端伸入到第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導形成的接頭處。

所述微帶線包括依次連接的第一耦合段、第一阻抗匹配段、第二阻抗匹配段和第二耦合段；所述第一耦合段設置在第一輸入/輸出波導、第二輸入/輸出波導和第三輸入/輸出波導形成的接頭處；所述第二耦合段設置在第四輸入/輸出波導中。本發明魔T的微帶線分段設計，通過調整各段的尺寸可實現第四輸入/輸出波導的端口匹配。

本發明相對于現有技術具備如下的突出優點和效果：