專利名稱：波導(dǎo)型集成多路功率分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波波導(dǎo)型器件，特別是一種波導(dǎo)型微波功率分配器件。
背景技術(shù)：
微波功率分配器將輸入的微波信號(hào)均勻地從多個(gè)端口輸出，是一種常用的微波元 件，在微波電路中具有重要的作用。微波功率分配器具有多種基本結(jié)構(gòu)，包括Gysel功分 器、定向耦合器、電阻性功分器、Wilkinson功分器等。這些基本結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)基本的2路 功率分配的功能(信號(hào)由一個(gè)輸入端輸入，從兩個(gè)輸出端以相同的功率輸出)。在實(shí)際的應(yīng)用中不但需要兩路的功率分配器，而且常常需要多路的功率分配。例 如焦面陣列接收機(jī)需要將一路本振信號(hào)均勻地分配到多個(gè)獨(dú)立的像元。在這些應(yīng)用中，理 論上可以使用多個(gè)獨(dú)立的兩路分配器級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)多路功率分配。但這樣做有很多實(shí)際困 難。首先是體積龐大，難以構(gòu)成緊湊的結(jié)構(gòu)，難以集成；其次是波導(dǎo)法蘭連接點(diǎn)大量增加，造 成損耗增加和可靠性降低。集成型的多路功率分配器將多個(gè)功率分配單元集成在同一個(gè)單元模塊內(nèi)，單元模 塊僅有輸入端口和輸出端口，這樣可以最大限度地減小體積和減少連接點(diǎn)，解決了由獨(dú)立 模塊拼接帶來的問題。現(xiàn)有的多路功率分配器使用多個(gè)波導(dǎo)呈束狀的堆疊方式，通過輸入 波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)公共壁上的開口獲得耦合，而實(shí)現(xiàn)功率分配，例如美國專利Drost et al. "Compact N-way Waveguide Power Divider", Patent Number 5196812。g禾中力夕去白勺
是，由于多個(gè)輸出波導(dǎo)圍繞在輸入波導(dǎo)的周圍，形成一個(gè)立體堆疊結(jié)構(gòu)，當(dāng)波導(dǎo)尺寸減小時(shí) (對(duì)應(yīng)較高的工作頻率)，加工變得非常困難，以至于在毫米波段和亞毫米波段無法實(shí)現(xiàn)。因 此這種方法由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而造成的機(jī)械加工的困難，無法按比例縮小，不能應(yīng)用于目前 迅速發(fā)展的毫米波亞毫米波領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的波導(dǎo)型多路功率分配器由于其三維堆疊方式造成的機(jī)械加工困 難而無法應(yīng)用于毫米波亞毫米波頻段，本發(fā)明提供一種新的集成多路功率分配器，該功率 分配器具有準(zhǔn)二維的特性，易于機(jī)械加工，能夠應(yīng)用于毫米波亞毫米波頻段。該功率分配器 可以實(shí)現(xiàn)緊湊的多路功率分配器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低損耗和高可靠性的多路功率分配。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是
波導(dǎo)型集成多路功率分配器，輸入信號(hào)經(jīng)N級(jí)2叉樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)均衡地分配到 2N個(gè)輸出端口，每個(gè)二叉樹分支節(jié)點(diǎn)由一個(gè)3dB分支線混合電橋?qū)崿F(xiàn)；所述多路功率分配 器以波導(dǎo)窄邊所在平面為分割面分為上、下兩個(gè)部分，其中上部分為無電路結(jié)構(gòu)的平面，作 為波導(dǎo)的一個(gè)窄邊；下部分包含在同一個(gè)平面內(nèi)平行排列的、截面相同的矩形波導(dǎo)，N 為大于0的整數(shù)；每個(gè)矩形波導(dǎo)的兩端分設(shè)輸入波導(dǎo)開口和輸出波導(dǎo)開口 ；中心的兩個(gè)矩 形波導(dǎo)之一的輸入波導(dǎo)開口作為輸入波導(dǎo)，其它矩形波導(dǎo)的輸入波導(dǎo)開口接入匹配負(fù)載; 各矩形波導(dǎo)的寬邊相鄰，間隔約為中心頻率處的1/4波長的長度；相鄰的兩個(gè)波導(dǎo)之間包
3含一個(gè)或多個(gè)3dB分支線混合電橋，使得任何一個(gè)支路都依次經(jīng)過N個(gè)混合電橋的作用而 在中心頻率處得到1/2N的功率輸出。由于上述多路功率分配器是一個(gè)準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可通過以下方式 完成以波導(dǎo)窄邊所在平面為分割面將整個(gè)結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分。其中一個(gè)部分為無電路結(jié) 構(gòu)的平面，其功能僅作為波導(dǎo)的一個(gè)窄邊；另一個(gè)部分包含所有的波導(dǎo)和分支線結(jié)構(gòu)，這個(gè) 結(jié)構(gòu)可以通過直接的機(jī)械銑削加工的方式實(shí)現(xiàn)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述匹配負(fù)載為楔形，匹配負(fù)載底部從大到小逐漸過 渡到波導(dǎo)的內(nèi)尺寸，使之能夠完全填充波導(dǎo)，并輔以環(huán)氧膠，使之固定于波導(dǎo)上。本項(xiàng)發(fā)明的有益效果是已有的波導(dǎo)型多路功率分配器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難， 難以在較高的頻率應(yīng)用，本項(xiàng)發(fā)明所采用的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有準(zhǔn)二維的特性(所有的波導(dǎo)均平 行排列與一個(gè)平面內(nèi))，可以方便地進(jìn)行機(jī)械加工。因此該結(jié)構(gòu)可以按比例縮小使用，能夠 實(shí)現(xiàn)毫米波和亞毫米波段的多路功率分配。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的集成功率分配器外部結(jié)構(gòu)圖； 圖2的集成功率分配器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明實(shí)施例1集成功率分配器分支線混合電橋放大圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1實(shí)施例集成功率分配器匹配負(fù)載結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步說明。如圖1所示，波導(dǎo)型集成多路功率分配器，以波導(dǎo)窄邊所在平面為分割面分為上、 下兩個(gè)部分1、2，其中上部分1為無電路結(jié)構(gòu)的平面，作為波導(dǎo)的一個(gè)窄邊；下部分2包含 在同一個(gè)平面內(nèi)平行排列的、截面相同的4個(gè)矩形波導(dǎo)，為波導(dǎo)型集成4路功率分配器。如圖2所示，波導(dǎo)型集成多路功率分配器的下部分2包含4在同一個(gè)平面內(nèi)平行 排列的、截面相同的矩形波導(dǎo)。第一至第四矩形波導(dǎo)的一端設(shè)有第一輸入波導(dǎo)開口 4、第二 輸入波導(dǎo)開口 3、第三輸入波導(dǎo)開口 5和第四輸入波導(dǎo)開口 6，第一至第四矩形波導(dǎo)的另一 端設(shè)有第一輸出波導(dǎo)開口 7、第二輸出波導(dǎo)開口 8、第三輸出波導(dǎo)開口 9和第四輸出波導(dǎo)開 口 10。中心的矩形波導(dǎo)之一的第二輸入波導(dǎo)開口 3作為輸入波導(dǎo)口，其它波導(dǎo)的輸入波導(dǎo) 開口接入匹配負(fù)載17。各矩形波導(dǎo)的寬邊相鄰，間隔約為中心頻率處的1/4波長的長度(準(zhǔn) 確間隔由3dB分支線混合電橋的設(shè)計(jì)而定)。相鄰的兩個(gè)波導(dǎo)之間的公共壁上設(shè)有第一、第 二和第三5分支線混合電橋15、14、16，使得任何一個(gè)支路都依次經(jīng)過N=2個(gè)混合電橋的作 用而在中心頻率處得到1/2N的功率輸出。如圖3所示，第二和第三兩個(gè)波導(dǎo)之間的公共壁上設(shè)有第二5分支線混合電橋14， 公共壁上的第一至第四共5個(gè)開槽14a、14b、14c、14d和14e，形成5分支線混合電橋。 如圖4所示，終端匹配負(fù)載17為楔形，采用磁性顆粒填充的環(huán)氧樹脂，Emerson& Cuming公司生產(chǎn)的ECC0S0RB MF117。該材料有足夠的硬度進(jìn)行機(jī)械加工。將材料加工成 楔形，實(shí)現(xiàn)20dB以上的吸收。終端匹配負(fù)載17底部從大到小逐漸過渡到波導(dǎo)的內(nèi)尺寸，使 之能夠完全填充波導(dǎo)，并輔以環(huán)氧膠，使之固定于波導(dǎo)上。
權(quán)利要求
波導(dǎo)型集成多路功率分配器，其特征是，所述多路功率分配器的輸入信號(hào)經(jīng)N級(jí)2叉樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)均衡地分配到2N個(gè)輸出端口，每個(gè)二叉樹分支節(jié)點(diǎn)由一個(gè)3dB分支線混合電橋?qū)崿F(xiàn)；所述多路功率分配器以波導(dǎo)窄邊所在平面為分割面分為上、下兩個(gè)部分，其中上部分為無電路結(jié)構(gòu)的平面，作為波導(dǎo)的一個(gè)窄邊；下部分包含2N個(gè)在同一個(gè)平面內(nèi)平行排列的、截面相同的矩形波導(dǎo)，N為大于0的整數(shù)；每個(gè)矩形波導(dǎo)的兩端分設(shè)輸入波導(dǎo)開口和輸出波導(dǎo)開口；中心的兩個(gè)矩形波導(dǎo)之一的輸入波導(dǎo)開口作為輸入波導(dǎo)口，其它矩形波導(dǎo)的輸入波導(dǎo)開口接入匹配負(fù)載；各矩形波導(dǎo)的寬邊相鄰，間隔約為中心頻率處的1/4波長的長度；相鄰的兩個(gè)波導(dǎo)之間包含一個(gè)或多個(gè)分支線混合電橋，使得任何一個(gè)支路都依次經(jīng)過N個(gè)混合電橋的作用而在中心頻率處得到1/2N的功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型集成多路功率分配器，其特征是，所述匹配負(fù)載為楔形。
全文摘要
波導(dǎo)型集成多路功率分配器，多路功率分配器的輸入信號(hào)經(jīng)N級(jí)2叉樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)均衡地分配到2N個(gè)輸出端口，每個(gè)二叉樹分支節(jié)點(diǎn)由一個(gè)3dB分支線混合電橋?qū)崿F(xiàn)；所述多路功率分配器以波導(dǎo)窄邊所在平面為分割面分為上、下兩個(gè)部分，其中上部分為無電路結(jié)構(gòu)的平面，作為波導(dǎo)的一個(gè)窄邊；下部分包含2N個(gè)在同一個(gè)平面內(nèi)平行排列的、截面相同的矩形波導(dǎo)，N為大于0的整數(shù)；每個(gè)矩形波導(dǎo)的兩端分設(shè)輸入波導(dǎo)開口和輸出波導(dǎo)開口；中心的兩個(gè)矩形波導(dǎo)之一的輸入波導(dǎo)開口作為輸入波導(dǎo)口，其它矩形波導(dǎo)的輸入波導(dǎo)開口接入匹配負(fù)載；各矩形波導(dǎo)的寬邊相鄰，間隔約為中心頻率處的1/4波長的長度；相鄰的兩個(gè)波導(dǎo)之間包含一個(gè)或多個(gè)分支線混合電橋，使得任何一個(gè)支路都依次經(jīng)過N個(gè)混合電橋的作用而在中心頻率處得到1/2N的功率輸出。
文檔編號(hào)H01P5/12GK101958451SQ20101050969
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者單文磊 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)