[發明專利]一種Ka波段雙半圓環磁耦合功分器

有效

• 申請號: 202010516435.7
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111628262B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李磊;雷國忠;馬云柱;張國強;張思明;湛婷
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

一種Ka波段雙半圓環磁耦合功分器。本發明基于Ka波段電路特性，根據波導電磁波原理，結合環形天線理論，設計出了一款對稱結構的，雙半圓環磁耦合功率分配器。此功率分配器，公共端口為BJ320波導結構，分配端口為微帶形式，其余通常的其他E面微帶探針分配器出口位置不同，其結構緊湊，尺寸小巧，性能良好，為射頻工程師提供了新的設計方式，解決現有技術中結構受限的問題。

技術領域

本發明屬電路技術領域，基于Ka波段電路特性，根據波導電磁波原理，結合環形天線理論，設計出了一款對稱結構的，雙半圓環磁耦合功率分配器。此功率分配器，公共端口為BJ320波導結構，分配端口為微帶形式，其端口相位可同相可反相。

背景技術

隨著MMCI技術的快速發展，Ka波段的毫米波電路越來越多的應用平面MMIC芯片來實現各類功能的射頻系統。微帶電路以其電路形式多樣，使用靈活，調試方便等優點，已經成為Ka波段毫米波電路設計的主流選擇。波導電路則因為其Q值高，傳輸損耗低，屏蔽性好和功率容量大等特點，成為電路中功率合成、信號傳輸的主要選擇。對于發射電路來說，想要同時保證高效的功率合成與分配以及合成電路小型化，通常采用微帶探針與波導相結合的設計方式。傳統的設計均采用兩個微帶探針從矩形波導寬邊(并排或相向)插入，利用電耦合方式將微帶電路中的TEM模式轉換為波導中的TE10模式，但是缺乏直接將微帶探針從矩形波導窄邊插入，利用磁耦合原理實現模式轉換的功率分配器形式。隨著毫米波系統不斷發展，毫米波電路的設計會越來越豐富，對各類型功分器的需求都會出現，本發明提出的功分器可以應用在波導寬邊平行對稱且間距很窄(窄到不能夠排布芯片的程度)的功率合成電路，如圖1所示。這種端口排布形式，若采用傳統的E面探針形式，只能選用并排雙探針結構，要么波導口之間的間距或排布電路的面積會大于本發明所適用的電路，不利于小型化設計。

發明內容

要解決的技術問題

為了解決結構受限的問題，針對現有設計中缺乏矩形波導窄邊饋入微帶探針的功率分配器形式。利用磁耦合原理，本發明提出了一種波導窄邊饋入，外形尺寸小、工作帶寬寬、裝配容易、能夠密封波導的新型的兩端口功率分配器。

技術方案

一種Ka波段雙半圓環磁耦合功分器，其特征在于包括3部分，其中底部為金屬殼體，在金屬殼體的中間位置銑削出波BJ320的矩形導腔，沿著矩形導腔的寬邊方向設有微帶安裝槽；中間部分為微帶介質板，微帶介質板安裝在微帶安裝槽里，微帶介質板的頂面印制圖形對稱分布的磁耦合金屬半圓環，磁耦合金屬半圓環的一端從圓心處沿微帶方向經三級阻抗變化連接到50Ω傳輸線，直到微帶端口，磁耦合金屬半圓環的另一端轉接至四分之一波長開路線，微帶介質板背面在波導中心處沿窄邊方向并排兩個金屬短線，微帶板背面除波導口外均印制金屬地層；上部為金屬殼體，沿對應微帶介質板的位置開有3個槽，其中中間的槽對應波導位置，中間槽兩側設有金屬墻，金屬墻用以調整端口匹配度，兩邊的槽對稱，金屬墻離水平面的高度為h2，中間槽離水平面的高度為h1，兩邊槽離水平面的高度為h3，h2＜h1＜h3；上部金屬殼體與底部金屬殼體通過金屬螺釘連接成一個整體。

所述的微帶介質板的采用0.254mm厚、介電常數2.2的Rogers 5880板材。

所述的磁耦合金屬半圓環(1)的半徑其中，λ為波長，a為波導的寬邊。

所述的微帶介質板通過焊接/粘接安裝在微帶安裝槽里。

有益效果

本發明提出的一種Ka波段雙半圓環磁耦合功分器，這種功分器與傳統E面探針功分器電路相比，可獲得更小間距的功率合成電路，有利于電路的小型化設計，也能解決波導口間距過小，器件排布困難的問題。具有如下幾個特點：

[1]本發明適用于波導寬邊平行排布的功率合成電路設計，有利于此型電路的小型化。

[2]半圓環形式波導微帶探針的電磁場轉換方式以磁耦合方式實現的。