一种高隔离双波导探针功分/合成器

技术领域

本申请涉及微波器件技术领域，具体而言，涉及一种高隔离双波导探针功分/合成器。

背景技术

微波的定义为频率高于300MHz的电磁波，其广泛应用于通信、雷达、遥测遥感、工业生产等领域。功分/合成器是微波系统中的一个器件，主要功能是实现微波信号的功率分配及功率合成，在功分/合成过程中必须保证各支路的幅度相位高度一致，否则功分/合成的效率将会明显恶化。而支路之间的隔离度可以减小幅相不一致对功分/合成性能的恶化，隔离度越高，功分/合成效率受幅相不一致性的影响越小。

微波信号在矩形波导中传输损耗低，微带线易于集成半导体器件且经常通过波导-微带转换电路将矩形波导和微带线结合应用，能够充分发挥两者优势。在实际工程应用中，往往需要在有限的空间内通过功分/合成器集成多个半导体器件，因此需要功分/合成器具有结构简单，电路形式紧凑等特点。双波导探针通过在一个波导内插入两条微带线的形式，在很小的空间内同时实现了波导-微带电路转换和两路功分/合成的目的，在一些小型化要求较高的微波设备中得到广泛应用。但是现有的双波导探针功分/合成器在矩形波导同一侧宽边插入两个按该边中心对称分布的微带线，由于探针平行于其中传输的TE10模式电场力线，实现了波导与微带线间信号的高效率转换。同时由于插入的两个微带线对称分布，因此，矩形波导中的微波信号被等分过渡至了两路微带线中；在矩形波导双微带功分/合成器的电路性能中，除了所述的分配转换特性以外，往往还需要微带端口之间具有良好的隔离度，即要求两个微带线的微波信号不能互相进入对方的微带线中；否则由于两个微带线的输入信号会相互耦合，无法达到隔离的目的。

由于上述结构在矩形波导内单纯插入微带电路缺少隔离电路，支路间的隔离度理论上只有6dB，距离某些应用需求(如高功率合成、相控阵功分网络等)的隔离度要求差距较大。

发明内容

本申请的目的在于，为了克服现有的技术缺陷，提供了一种高隔离双波导探针功分/合成器，通过在矩形波导内的介质基板上设置薄膜电阻，能够对两个微带线相互耦合的电场分量进行吸收，从而实现两个微带线间隔离。

本申请目的通过下述技术方案来实现：

第一方面，本申请提出了一种高隔离双波导探针功分/合成器，包括矩形波导，在矩形波导的中心线两端设置向外延伸且对称的矩形金属屏蔽腔，在每个矩形金属屏蔽腔底部安装微带线，所述微带线的末端在所述矩形波导的内部，介质基板纵向设置且介质基板的中心线与微带线处于同一条水平线，薄膜电阻附着于介质基板朝向微带线的表面中部。

在一种可能的实施方式中，微带线包括末端耦合线，末端耦合线位于微带线的末端。

在一种可能的实施方式中，微带线还包括阻抗变换线，阻抗变换线与末端耦合线连接且位于矩形波导的外部。

在一种可能的实施方式中，微带线还包括50Ω微带线，50Ω微带线与阻抗变换线连接。

在一种可能的实施方式中，50Ω微带线为微带电路射频端口。

在一种可能的实施方式中，薄膜电阻与微带线为非接触式。

在一种可能的实施方式中，薄膜电阻与微带线相互垂直。

在一种可能的实施方式中，介质基板的中心线与微带线处于同一条水平线。

在一种可能的实施方式中，所述矩形波导和所述矩形金属屏蔽腔选用相同的材质。

上述本申请主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本申请可采用并要求保护的方案；且本申请，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本申请方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本申请所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本申请公开了一种高隔离双波导探针功分/合成器，包括矩形波导，在矩形波导的中心线两端设置向外延伸且对称的矩形金属屏蔽腔，在每个矩形金属屏蔽腔底部安装微带线，微带线的末端在矩形波导的内部，介质基板纵向设置且介质基板的中心线与微带线处于同一条水平线，薄膜电阻附着于介质基板朝向微带线的表面中部。本申请通过在矩形波导内的介质基板上设置薄膜电阻，能够对两个微带线相互耦合的电场分量进行吸收，从而实现两个微带线间隔离。

附图说明

图1示出了本申请实施例提出的一种高隔离双波导探针功分/合成器的透视图。

图2示出了本申请实施例所提出的一种微带线的结构示意图。

图3示出了本申请实施例提出的介质基板的示意图。

图标：1-矩形波导；2-矩形金属屏蔽腔；3-微带线；4-介质基板；5-薄膜电阻；31-末端耦合线；32-阻抗变换线；33-50Ω微带线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中，双波导探针功分/合成器在矩形波导同一侧宽边插入两个按该边中心对称分布的微带线，由于探针平行于其中传输的TE10模式电场力线，实现了波导与微带线间信号的高效率转换。同时由于插入的两个微带线对称分布，因此，矩形波导中的微波信号被等分过渡至了两路微带线中；在矩形波导双微带功分/合成器的电路性能中，除了分配的转换特性以外，往往还需要微带端口之间具有良好的隔离度，即要求两个微带线的微波信号不能互相进入对方的微带线中，否则由于两个微带线的输入信号会相互耦合，无法达到隔离的目的。

因此为了解决上述问题，本申请实施例提出了一种高隔离双波导探针功分/合成器，通过在矩形波导内的介质基板上设置薄膜电阻，能够对两个微带线相互耦合的电场分量进行吸收，从而实现两个微带线间隔离，接下来对其进行详细介绍。

请参照图1，图1示出了本申请实施例提出的一种高隔离双波导探针功分/合成器的透视图，该功分/合成器包括矩形波导1，在矩形波导1的中心线两端设置向外延伸且对称的矩形金属屏蔽腔2，在每个矩形金属屏蔽腔2底部安装微带线3，微带线3的末端在矩形波导1的内部，介质基板4纵向设置且介质基板4的中心线与微带线3处于同一条水平线，薄膜电阻5附着于介质基板4朝向微带线3的表面中部。

将矩形波导1作为整个功分/合成器的主路，将矩形波导1侧边的中心线作为轴，对称开两个窗口，向外延伸设置两个对称的矩形金属屏蔽腔2，在两个矩形金属屏蔽腔2下方设置对称的微带线3构成整个功分/合成器的支路，实现了等幅同相转换，其中两个微带线3相对波导宽边中心线呈镜面对称关系。设置薄膜电阻5附着于介质基板4朝向微带线3的表面中部，能够提升微带线3间的隔离度。

接下来基于图1，请参照图2，图2示出了本申请实施例所提出的一种微带线3的结构示意图，微带线3包括末端耦合线31，末端耦合线31位于微带线3的末端，微带线3还包括阻抗变换线32和50Ω微带线33，阻抗变换线32和50Ω微带线33依次位于矩形波导1的外部，图2中末端耦合线31的长度就是微带线3位于矩形波导1的深度，向外依次为与末端耦合线31连接的、呈阶梯状的阻抗变换线32以及与阻抗变换线32连接的50Ω微带线33，50Ω微带线33为微带电路射频端口。

请参照图3，图3示出了本申请实施例提出的介质基板4的示意图，介质基板4沿着波导窄边壁插入，薄膜电阻5附着于介质基板4中央，电路相对波导宽边中心线对称，平面位于波导窄边壁中心。薄膜电阻5与微带线为非接触式且相互垂直，只对两个微带线3间电场的垂直分量进行吸收。

本申请中的功分/合成器作为功分器使用时，微波信号从波导口(矩形波导1顶部)输入，在矩形波导1的内部以TE10模式进行电磁场传播，两个并排放置的微带线3插入矩形波导1呈对称排布，其平行于TE10电磁场模式的电场力线，能够实现波导与微带线3间信号的高效率过渡；两个微带线3对称分布使得矩形波导1中的微波信号被等分为了两路，并通过微带线3端口输出，实现了功率分配的效果。

设置薄膜电阻5正交于TE10电磁场模式的电场力线，在正常情况下矩形波导1中传输的TE10模式的微波信号并不会被薄膜电阻5吸收，即不会对转换器的正常转换特性与损耗造成任何影响，由于两路微带线3在矩形波导1内部会相互耦合，导致端面电场会产生偏转，进而形成平行的耦合电场，由于该耦合电场分量平行于薄膜电阻5，因而被吸收无法进入另外一个微带线3，从而实现两个微带线3间隔离。

本申请中的功分/合成器作为合成器使用时，微波信号由微带传输进入矩形波导1，由于两路微带线3端面电场都将在彼此的影响下发生弯转，形成平行于薄膜电阻5的电场分量，当电场分量被吸收后无法进入另外一个微带线3，能够实现两个微带线3间隔离，其余与之垂直的电场分量将发生同向叠加激励出TE10模式，在波导内传输至波导口输出。

值得说明的是，功分与合成其实是互逆过程。

矩形波导和矩形金属屏蔽腔选用相同的材质

与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

第一、通过在传播TE10模式的矩形波导中加入垂直于电场方向的薄膜电阻并用介质基板加以支撑，由于薄膜电阻垂直于TE10电磁场模式的电场力线，在正常情况矩形波导中TE10模式的微波信号不会被薄膜电阻吸收，不会对功分/合成器的损耗以及正常过渡特性造成影响。

第二、当输入微波信号从一个微带线进入矩形波导后，探针端面电场在与之对称的另外一个微带线影响下会发生耦合偏转，形成垂直于两个微带线的电场分量。由于该耦合电场分量平行于薄膜电阻，被吸收无法进入另一个微带线，能够增加两个微带输出端间隔离度。

第三、能够提升矩形波导双探针式功分/合成器的整体性能指标，实现了功分/合成之路之间的高度隔离，并且隔离电路形式简单紧凑，结构加工与装配方便。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。