一种小型化矩形同轴平面魔T装置

技术领域

本发明涉及一种魔T，具体涉及一种小型化矩形同轴平面魔T装置，属于电磁场微波技术领域。

背景技术

魔T作为一种微波电路的基本单元以其4端口完全匹配、对口相互隔离、结构简单紧凑等优点,在雷达与通信设备中获得了广泛应用。一直以来，魔T被广泛地用于实现阻抗电桥、功率分配器、平衡混频器、平衡天线收发开关、标准移相器等微波部件。

以往被广泛应用的魔T多为波导形式。随着微波系统对功率要求越来越高，波导魔T以其损耗低、功率容量大等优良特性，广泛应用于高功率场合，在微波毫米波集成电路中，魔T在相关接收机、鉴频器、平衡混频器等功能电路的重要部件中充当极为重要的角色。但是，随着社会需求对微波电路的小型化，高集成度，高性能等方面提出了更高的要求，波导魔T体积过大、不便于集成的缺点成为一大劣势。

波导魔T由于其结构不连续性存在很大的反射，通常使用波导匹配网络来降低反射，导致波导魔T的体积大大增加。端口加脊波导也是减小不连续形反射的方法之一，通过改变脊位置和尺寸来调节波导内传输模式，降低波导内的反射。虽然这种方法可以增加工作带宽，单改善波导魔T尺寸有限，同时，由于脊波导凸起脊比较尖锐，当功率过大时容易引起打火甚至击穿，因此其损耗较大，击穿功率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型化矩形同轴平面魔T装置，解决现有魔T结构尺寸大，带宽窄，输入端口与隔离端口非同一平面的问题。

一种小型化矩形同轴平面魔T装置，包括50欧姆矩形同轴结构1和与其连接的等分功分输出匹配的高阻矩形同轴结构2，高阻矩形同轴结构2两输出端口分别连接50欧姆矩形同轴臂3输出端口II和输出端口III，同时高阻矩形同轴结构2末端与T形耦合枝节结构4上下交叉汇合成输出端，T形耦合枝节结构4输出端与L形耦合臂5上下交叉，L形耦合臂5与50欧姆矩形同轴臂6连接输出端口IV。

进一步的，所述高阻矩形同轴结构2与T形耦合枝节结构4上下交叉，通过绝缘支撑柱与上盒体8支撑固定；所述绝缘支撑柱9通过M2沉头螺钉固定。绝缘支撑柱将高阻矩形同轴结构与T形耦合枝节结构支撑在矩形同轴腔内，矩形同轴腔内空气填充，绝缘支撑柱介电常数为1，高阻矩形同轴结构2与T形耦合枝节结构4等效悬空在矩形同轴腔中。

进一步的，所述T形耦合枝节结构4输出端与L形耦合臂5上下交叉，通过绝缘支撑柱9与上盒体8支撑固定；所述绝缘支撑柱通过M2沉头螺钉固定；绝缘支撑柱的高度可调，以改变T形耦合枝节结构与L形耦合臂上下耦合度，用于改善了魔T之间端口隔离度。

进一步的，所述50欧姆矩形同轴结构1、高阻矩形同轴结构2、50欧姆矩形同轴臂3、50欧姆矩形同轴臂6通过绝缘支撑柱与下盒体10支撑固定；所述绝缘支撑柱通过M2沉头螺钉分别固定在50欧姆矩形同轴结构1、高阻矩形同轴结构2、50欧姆矩形同轴臂3、50欧姆矩形同轴臂6上；同时，所述绝缘支撑柱7通过M2盘头螺钉固定在下盒体10上。

进一步的，所述装置分为上盒体8与下盒体10，上盒体8与下盒体10通过M2盘头螺钉对应紧固连接。

进一步的，所述高阻矩形同轴结构2的主体为U型结构，U型结构的两平行枝节末端搭接在T形耦合枝节结构4对称的两枝节上；50欧姆矩形同轴臂3输出端口II和输出端口III分别连接在U型结构的两平行枝节上，并与对应的平行枝节垂直；所述50欧姆矩形同轴臂3输出端口II和输出端口III在同一直线上。

本发明相比背景技术的优点在于：

本发明在保证平面魔T损耗低、功率容量大等特性不变的前提下，大大减小了结构尺寸，增加了工作带宽，并且保证输入输出在同一方向，结构的紧凑，减小了魔T尺寸，增加了工作带宽。

附图说明

图1是本发明实施例的下剖图；

图2是本发明实施例的上剖图；

图3是本发明实施例中总体外观结构图；

图4是本发明实施例回波损耗S11仿真图。

图5为本发明实施例的支路1的S21仿真图。

图6为本发明实施例的支路2的S31仿真图。

图7为本发明实施例隔离度的S23仿真图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

一种小型化矩形同轴平面魔T装置，包括50欧姆矩形同轴结构1和与其连接的等分功分输出匹配的高阻矩形同轴结构2，高阻矩形同轴结构2两输出端口分别连接50欧姆矩形同轴臂3输出端口2、3，同时高阻矩形同轴结构2与T形耦合枝节结构4上下交叉汇合成输出端，T形耦合枝节结构4输出端与L形耦合臂5上下交叉，L形耦合臂5与50欧姆矩形同轴臂6连接输出端口4。小型化矩形同轴平面魔T装置将混合环功分器和T形耦合枝节结构与L形耦合臂相结合，实现了传统魔T的平面化，大大降低的魔T的体积。

进一步的，所述高阻矩形同轴结构2与T形耦合枝节结构4上下交叉，通过绝缘支撑柱9与上盒体8支撑固定。所述绝缘支撑柱9通过M2沉头螺钉固定。绝缘支撑柱把高阻矩形同轴结构与T形耦合枝节结构支撑在矩形同轴腔内，矩形同轴腔内空气填充，绝缘支撑柱介电常数约等于1，使得高阻矩形同轴结构与T形耦合枝节结构等效悬空在矩形同轴腔中，这种结构比介质填充矩形同轴腔结构大大减小了介质损耗。

进一步的，所述T形耦合枝节结构4输出端与L形耦合臂5上下交叉，通过绝缘支撑柱9与上盒体8支撑固定。所述绝缘支撑柱9通过M2沉头螺钉固定。绝缘支撑柱的高低可以调节，这样可以T形耦合枝节结构与L形耦合臂上下耦合度，改善了魔T之间端口隔离度，同时也增加的设计自由度，对于端口匹配更加灵活。

进一步的，所述50欧姆矩形同轴结构1、高阻矩形同轴结构2、50欧姆矩形同轴臂3、50欧姆矩形同轴臂6通过绝缘支撑柱7与下盒体10支撑固定。所述绝缘支撑柱7通过M2沉头螺钉分别固定在50欧姆矩形同轴结构1、高阻矩形同轴结构2、50欧姆矩形同轴臂3、50欧姆矩形同轴臂6上。同时，所述绝缘支撑柱7通过M2盘头螺钉固定在下盒体10上。此结构优点同上，绝缘支撑柱使以上结构等效悬空在矩形同轴腔中，大大减少了介质损耗。

进一步的，所述装置分为上盒体8与下盒体10，上盒体8与下盒体10通过M2盘头螺钉对应紧固连接。此紧固方式形成完整的矩形同轴结构，螺钉均匀分布，保证通过信号的连续性，信号不会通过缝隙泄露。

下面为一更具体的实施例：

如图1至图3所示，小型化矩形同轴平面魔T装置，包括50欧姆矩形同轴1和与高阻矩形同轴结构2连接，高阻矩形同轴结构2分别与两个50欧姆矩形同轴臂3连接，高阻矩形同轴结构2两分支与所述T形耦合枝节结构4上下交叉，T形耦合枝节结构4与L形耦合臂5上下交叉，L形耦合臂5与50欧姆矩形同轴臂6连接。

50欧姆矩形同轴1、两个50欧姆矩形同轴臂3和50欧姆矩形同轴臂6通过绝缘支撑柱7与下盒体10支撑固定。T形耦合枝节结构4通过绝缘支撑柱9与上盒体8支撑固定。小型化矩形同轴平面魔T装置分为上盒体8和下盒体10。

矩形同轴在传输方向上下对开，关于矩形同轴宽边中心面对称，沿矩形口内中心插入50欧姆矩形同轴结构、高阻矩形同轴结构、三个50欧姆矩形同轴臂、T形耦合枝节结构和L形耦合臂，通过绝缘支撑柱，固定在上下盒体上，达到这些结构悬空。

图4至图7为小型化矩形同轴平面魔T装置S参数仿真图，从图中可以看出，该小型化矩形同轴平面魔T装置在0.5GHz～3.5GHz带宽内，S21、S31大于-3.25dB，在即插入损耗小于0.25dB，在1GHz～3.5GHz带宽内回波损耗低于15dB，隔离度优于-20dB。从结果看出，具有良好的功率分配特性。