過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器的製造方法
2023-05-11 12:51:31 3
過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，主要解決了現有技術中存在的缺少一種成熟的針對高功率過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，不能滿足技術發展需求的問題。該過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，包括底板和頂板，還包括頂部固定於底板中心位置處的輸入同軸波導，底部固定於頂板上、頂部與輸入同軸波導相連的錐體，該錐體為圓錐形導體結構，以及固定於頂板和底板之間、位於錐體外側的半圓柱型導體，固定於頂板和底板之間、位於半圓柱型導體外側的分波立柱。通過上述方案，本發明達到了反射小、損耗低、功率容量高且適用於高功率應用目的，具有很高的實用價值和推廣價值。
【專利說明】過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高功率微波【技術領域】的功率分配器，具體地說，是涉及一種適用於高功率過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器。
【背景技術】
[0002]在傳統的微波【技術領域】，功率分配器是一種常見的微波元件，其實現方式較多，相關研究和應用也非常廣泛，然而對於應用於高功率微波領域的功率分配器而言，除了對傳統功率分配器所要求的低損耗、低反射、高傳輸效率等技術性能進行研究外，還需滿足其與高功率微波源輸出模式的匹配並實現高功率容量。
[0003]目前，大多數高功率微波源具有旋轉軸對稱結構，其輸出結構較多的是採用過模同軸波導的TEM模或過模圓波導的TMOn模，其中國內外學者對同軸波導到多路矩形波導功分器開展了一些研究，主要提出了兩種形式的功率分配器，一種是I分N路功分器，其中微波由同軸輸入後經過徑向線結構的過渡再由N路矩形波導輸出。該技術方案的不足之處在於內部結構採用介質固定，影響了功率容量的提高；另一種是同軸TEM波到矩形TElO模式變換器結構，其中微波由同軸波導輸入，經過同軸波導頂端的短路臂調節，再由2/4路矩形波波導輸出，同軸波導內導體貫穿了矩形波導的上表面，形成了一個短路壁用於調節匹配，該結構不需要引入介質進行固定，適用於高功率微波應用，但該結構的入口同軸波導為非過模同軸波導，在過模條件下無法實現2路矩形波導輸出。
[0004]在高功率微波應用中，為了滿足高功率要求，所採用的同軸波導工作於過模狀態，兩路矩形波導輸出的非軸對稱性會產生高階模式，必須要對高階模式進行抑制，增加了該類功率分配器的設計困難。雖然近期相關技術人員對同軸波導到兩路矩形波導功分器進行了設計，採用了在過模同軸波導中添加雙層的十字交叉支撐杆結構的方法抑制高階模式的傳輸，但此方案結構較複雜，且功率容量不高。
[0005]綜上所述，針對高功率過模同軸波導到兩路矩形波導功率分配器的研究和技術方案還不成熟。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，主要解決現有技術中存在的缺少一種成熟的針對高功率過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，不能滿足技術發展需求的問題。
[0007]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下:
過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，包括底板和頂板，還包括頂部固定於底板中心位置處的輸入同軸波導，底部固定於頂板上、頂部與輸入同軸波導相連的錐體，該錐體為圓錐形導體結構，以及固定於頂板和底板之間、位於錐體外側的半圓柱型導體，固定於頂板和底板之間、位於半圓柱型導體外側的分波立柱。
[0008]具體地說，所述輸入同軸波導由固定於底板上的外導體和與椎體相連的內導體構成。
[0009]作為優選，所述半圓柱型導體和分波立柱均為兩個，其中一半圓柱型導體和一分 波立柱位於輸入同軸波導一側，另一半圓柱型導體和分波立柱於輸入同軸波導另一側，且 輸入同軸波導兩側的半圓柱型導體和分波立柱均相對於其軸對稱。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
(1)本發明針對採用過模同軸波導輸出的高功率微波源的功率分配需求，提出了一種 新型的高功率功率分配器，可實現過模同軸波導TEM模到兩路矩形波導TE10模的功率分 配，具有結構簡單、損耗較低、功率容量高的特點，符合技術發展需求，具有突出的實質性特 點和顯著進步，適合大規模推廣應用。【專利附圖】
【附圖說明】[0011]圖1為本發明的結構示意圖。[0012]圖2為圖1的A-A首1]面不意圖。[0013]圖3為圖2的B-B剖面示意圖。[0014]圖4為本發明的反射特性示意圖。[0015]圖5為本發明的耦合輸出特性示意圖。[0016]圖6為本發明的場分布圖。[0017]上述附圖中，附圖標記對應的部件名稱如下
1-輸入同軸波導，2-矩形波導，3-錐體，4-半圓柱型導體，5-Y型矩形波導分支，6-分 波立柱，7-底板，8-頂板，la-外導體，lb-內導體。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限於 下列實施例。
實施例
[0019]為了解決現有技術中存在的缺少一種成熟的針對高功率過模同軸波導到兩路矩 形波導的功率分配器，不能滿足技術發展需求的問題，如圖r3所示，本發明提供了一種過 模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，包括由頂板8、底板7、外導體（圖3中的la)和 內導體（圖3中的lb)構成的輸入同軸波導1、圓錐形導體結構的錐體3、半圓柱型導體4和 分波立柱6，其中，錐體3底部固定於頂板8上；輸入同軸波導1的內導體lb與錐體3頂部 相連、夕卜導體la固定於底板7上；半圓柱型導體4和分波立柱6固定於頂板8和底板7之 間。
[0020]優選將輸入同軸波導1固定於底板7中心位置處，半圓柱型導體4和分波立柱6 均設置兩個，其中一半圓柱型導體4和一分波立柱6位於輸入同軸波導1 一側，另一半圓柱 型導體4和分波立柱6位於輸入同軸波導1另一側，且輸入同軸波導1兩側的半圓柱型導 體4和分波立柱6均相對於其軸對稱。
[0021]經過上述設置後，使用時便會形成如圖6所示的場分布，將圖2中附圖標記2位置 處設定為矩形波導，則本發明共有四路矩形波導，將附圖標記5位置處設定為Y型矩形波導分支，則兩路矩形波導2與Y型矩形波導分支5共同構成了一路矩形波導，其中，位於中心位置的輸入同軸波導I和與其相連的四路矩形波導2通過錐體3和兩個半圓柱型導體4實現波導模式轉換，Y型矩形波導分支採用分波立柱6來實現兩路矩形波導到一路矩形波導的功率合成。
[0022]如圖4飛所示，經驗證，在2.8-2.96GHz頻帶範圍內本發明的反射係數小於0.15，傳輸損耗小於0.15dB，在中心頻率2.88GHz時反射係數為0.03，傳輸損耗約0.05dB,內部場強最大值474v/m，按照真空閾值計算其設計功率容量為4GW。上述結果表明，該功率分配器具有反射小，傳輸效率高，功率容量高的特性，滿足高功率應用需求。
[0023]按照上述實施例，便可很好地實現本發明。
【權利要求】
1.過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，包括底板(7)和頂板(8)，其特徵在於，還包括頂部固定於底板(7)中心位置處的輸入同軸波導(1)，底部固定於頂板(8)上、頂部與輸入同軸波導(I)相連的錐體(3)，該錐體(3)為圓錐形導體結構，以及固定於頂板(8)和底板(7)之間、位於錐體(3)外側的半圓柱型導體(4)，固定於頂板(8)和底板(7)之間、位於半圓柱型導體(4)外側的分波立柱(6)。
2.根據權利要求1所述的過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，其特徵在於，所述輸入同軸波導(I)由固定於底板(7)上的外導體和與椎體(3)相連的內導體構成。
3.根據權利要求2所述的過模同軸波導到兩路矩形波導的功率分配器，其特徵在於，所述半圓柱型導體(4)和分波立柱(6)均為兩個，其中一半圓柱型導體(4)和一分波立柱(6)位於輸入同軸波導(I) 一側，另一半圓柱型導體(4)和分波立柱(6)位於輸入同軸波導(I)另一側，且輸入同軸波導(I)兩側的半圓柱型導體(4)和分波立柱(6)均相對於其軸對稱。
【文檔編號】H01P5/08GK103531877SQ201310510181
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】張健穹, 劉慶想, 李相強, 王邦繼, 張政權, 王慶峰, 楊志軍 申請人:西南交通大學