[發(fā)明專利]基于倒尖劈吸收體結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)匹配負(fù)載及其優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110542226.4
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113270704B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭利強(qiáng);吳強(qiáng);朱偉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中電科思儀科技股份有限公司
• 主分類號: H01P1/26
• 分類號: H01P1/26
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提出了基于倒尖劈吸收體結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)匹配負(fù)載及其優(yōu)化方法，包括：吸收體，所述吸收體的放置避免擾動波導(dǎo)管中電場能量最大的區(qū)域；吸收體為沿矩形波導(dǎo)寬邊的倒尖劈結(jié)構(gòu)；倒尖劈結(jié)構(gòu)的吸收體使得傳輸空間的變化首先出現(xiàn)在電磁波電場強(qiáng)度最弱的波導(dǎo)管窄邊附近，以使電場強(qiáng)度最強(qiáng)的寬邊中間區(qū)域電磁波正常傳輸，逐漸吸收電磁波能量，使得寬邊中間區(qū)域場強(qiáng)衰減后再過渡到有耗材料中完成最終的吸收，降低吸收體界面對電磁波的反射。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于微波毫米波器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于倒尖劈吸收體結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)匹配負(fù)載及其制作方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

匹配負(fù)載是一類重要的微波毫米波電子器件，能夠吸收入射電磁波功率，相當(dāng)于連接在電路終端的匹配阻抗線。其技術(shù)特性指標(biāo)體現(xiàn)為在工作頻段內(nèi)，電磁波反射系數(shù)趨近于零或端口電壓駐波系數(shù)趨近于1，也可以理解為能夠把反射回波衰減損耗掉，即回波損耗越大性能越好。從應(yīng)用方便的角度，實現(xiàn)同樣的技術(shù)指標(biāo)，器件體積越小越好。

波導(dǎo)匹配負(fù)載的功能，通常是在波導(dǎo)管內(nèi)嵌入有耗材料制作的吸收體，吸收入射波功率而實現(xiàn)的。如圖1(a)-圖1(b)所示，為了避免有耗材料界面本身造成的電磁波反射，吸收體一般會制作成為尖劈或板狀，使得電磁波能量逐漸進(jìn)入有耗材料，所以吸收體也可以看作是一段有耗漸變傳輸線。為了充分發(fā)揮有耗材料的功率吸收作用，有耗電介質(zhì)材料往往放置在矩形波導(dǎo)寬邊的中間位置，這里電場強(qiáng)度最大，因而電場能量密度也最高。

一般來說，在特定的矩形波導(dǎo)管和介質(zhì)吸收材料條件下，過渡界面越長，形成的漸變傳輸線自身的反射效應(yīng)越弱，越有利于實現(xiàn)低反射系數(shù)的高性能匹配負(fù)載，代價是器件也越大，而且越尖細(xì)的介質(zhì)體越難以加工和裝配。在傳統(tǒng)的波導(dǎo)匹配負(fù)載設(shè)計中，主要是通過材料的選擇和過渡面形狀的優(yōu)化，試圖在一定的過渡尺寸條件下實現(xiàn)盡可能低的反射系數(shù)，或者利用盡可能短的過渡面達(dá)到要求的反射系數(shù)指標(biāo)，或者在一定的工作頻率范圍內(nèi)均衡反射系數(shù)。

現(xiàn)有的波導(dǎo)匹配負(fù)載設(shè)計方法，首先立足于有耗材料的吸波特性，吸收體一般放置在波導(dǎo)管中電場能量比較集中的區(qū)域，使得吸收體導(dǎo)致的傳輸空間結(jié)構(gòu)變化首先出現(xiàn)在電磁波強(qiáng)度最大的地方，往往難以找到理想的過渡面結(jié)構(gòu)形式，提高器件指標(biāo)或減小器件體積十分困難。如圖2所示，淺色圖形是波導(dǎo)管內(nèi)壁，深色部分是吸波材料。傳統(tǒng)吸收體突起的劈尖位置，正好是矩形波導(dǎo)中電場能量最強(qiáng)的而區(qū)域，因而不可避免造成較大反射。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了基于倒尖劈吸收體結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)匹配負(fù)載，吸收體結(jié)構(gòu)解決了過渡面反射制約器件性能的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本公開的一個或多個實施例提供了如下技術(shù)方案：

第一方面，公開了基于倒尖劈吸收體結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)匹配負(fù)載，包括：吸收體，所述吸收體為沿矩形波導(dǎo)寬邊的倒尖劈結(jié)構(gòu)；

所述倒尖劈結(jié)構(gòu)的吸收體使得傳輸空間的變化首先出現(xiàn)在電磁波電場強(qiáng)度最弱的波導(dǎo)管窄邊附近，以避免擾動電磁波在波導(dǎo)管寬邊中間電場能量最強(qiáng)的區(qū)域，逐漸吸收電磁波能量，使得寬邊中間區(qū)域場強(qiáng)衰減后再過渡到有耗材料中完成最終的吸收。

上述倒尖劈結(jié)構(gòu)使得所述吸收體能夠避開波導(dǎo)管中電場能量集中的區(qū)域。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述波導(dǎo)管為矩形波導(dǎo)管，矩形波導(dǎo)管至少一端開口，作為波導(dǎo)匹配負(fù)載的端口，吸收體放置在波導(dǎo)管的另一端。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述波導(dǎo)管也可以為脊波導(dǎo)或圓波導(dǎo)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述波導(dǎo)管放置吸收體的一端開口或封閉。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述吸收體為有耗電磁介質(zhì)，即相對介電常數(shù)有虛部，磁導(dǎo)率也可以有虛部。