[發明專利]緊湊型四端口網絡

在審

• 申請號: 201610049927.3
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105514559A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 王清源
• 申請（專利權）人: 成都賽納賽德科技有限公司
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

技術領域

本發明涉及一種緊湊型四端口網絡。具體地說，是涉及一種等幅等相的緊湊型波導功分器。

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（RingHybrid或Rat-RaceHybrid）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，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（RingHybrid或Rat-RaceHybrid）和H面波導環形電橋也由于體積比較大，工作帶寬比較窄，其用途收到限制，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。

發明內容

本發明的目的在于提供一種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：緊湊型四端口網絡，包括耦合腔，與耦合腔連通的端口A、端口B和端口C和端口D；端口B和端口C分別位于端口A的左右兩側，端口D與端口A相對。耦合腔可以為任意形狀，軸線朝上的柱狀體為佳，其中還可以添加金屬加載，以改善器件的性能。

端口A、端口B和端口C為寬邊在垂直方向的矩形波導：所述端口端口A、端口B和端口C的高度大于其寬度。這樣，可以采用窄邊尺寸很小的矩形波導實現器件的小型化。這時，端口D的中心處的電場方向沿垂直方向，可以是矩形波導或脊波導。作為功分器使用時，如果端口A為輸入端，端口B和端口C為輸出端，端口D為隔離端，應該連接匹配負載。

根據需要，端口B和端口C的軸線方向與端口A的夾角可以設置為0~180度的任意角度。較佳的設計，該夾角為0度，90度或180度。如果端口A為輸入端，端口B和端口C為輸出端，三種較佳設計分別對應著兩個輸出端與輸入端方向相同，垂直和相反三種情況。

為了縮小器件的體積，我們選擇將作為隔離端的端口D外接端口朝下的傳輸線。即所述端口D遠離耦合器的一端連接有軸線沿垂直方向設置的傳輸線。端口D與傳輸線構成一個L形結構，該L形結構的一端為端口D連接耦合腔的一端，該L形結構的另一端為傳輸線垂直朝下的端口。

傳統的魔T作為功分器使用時，其隔離端垂直指向上方。隔離端的長度必須足夠長，以放置較長的橫截面逐漸增大的吸收體，從而提高功分器的隔離度。相比之下，本發明選擇讓隔離端指向下方有效地減小了器件的總體高度，有利于器件的進一步小型化。

為了進一步縮小器件的體積，傳輸線采用橫截面比矩形波導小的脊波導：所述傳輸線為添加金屬脊A的脊波導，或傳輸線為添加金屬脊B的脊波導，或傳輸線為同時添加金屬脊A和金屬脊B的脊波導；其中金屬脊A與傳輸線的靠近端口A的側壁相連；金屬脊B與傳輸線的遠離端口A的側壁相連。

為了展寬器件的工作帶寬，端口D中至少設置有一個只在底部與端口D相連的金屬柱。

為了進一步展寬器件的工作帶寬，在耦合腔與端口A、端口B和端口C中的至少一個端口之間設置有至少一級匹配段。

為了實現等幅等相功率分配,該緊湊型四端口網絡設置成左右鏡像對稱結構：構成該緊湊型四端口網絡所有部分，包括耦合腔，端口A、端口B和端口C、端口D、傳輸線、金屬脊A、金屬脊B、金屬柱和個端口匹配段，構成左右鏡像對稱結構。

為了便于加工，耦合腔，端口A、端口B和端口C、端口D和傳輸線的上表面都齊平。這時，該緊湊型四端口網絡的所有結構都可以被安排在一個底座上，采用普通數控銑床一次性加工完成。在利用多個該緊湊型四端口網絡構成多路功分網路時，這種特點有點更加明顯。