本發(fā)明涉及一種功分器，尤其涉及一種多路不等分徑向波導(dǎo)功率分配器。

背景技術(shù)：

功率分配器是微波工程中的一類重要的基礎(chǔ)性器件，其廣泛應(yīng)用于民用通訊、微波測(cè)量、雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗、航空航天等各種民用、軍用設(shè)備中，在設(shè)備中主要起到對(duì)傳輸路徑上的微波能量按系統(tǒng)要求準(zhǔn)確分配至天線端的作用，與功率合成器及微波放大器配合，則可起到將小信號(hào)放大后合成高功率微波信號(hào)的作用，是系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵元器件。

傳統(tǒng)的功率分配器主要為二進(jìn)制功率分配器，通過(guò)二進(jìn)制樹(shù)結(jié)構(gòu)將一個(gè)2路功率分配器進(jìn)行級(jí)聯(lián)得到。如威爾金森功率分配器通過(guò)加入電阻損耗元件改善端口間隔離特性并實(shí)現(xiàn)全端口匹配；對(duì)于波導(dǎo)傳輸線，魔T結(jié)構(gòu)也是一種常用的四端口功率分配器；其結(jié)構(gòu)如圖1至圖3所示，圖 1為威爾金森功率分配器，圖2為魔T結(jié)構(gòu)的功率分配器，圖3為E-T支節(jié)兩路功率分配器。

傳統(tǒng)的二進(jìn)制功率分配器其技術(shù)問(wèn)題及缺陷主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1.由于威爾金森功分網(wǎng)絡(luò)采用微帶線或帶狀線作為電路的承載傳輸線，當(dāng)需器件實(shí)現(xiàn)大比例不等分時(shí)，需將一路分支傳輸線阻抗設(shè)計(jì)得很高，但受限于加工工藝、可靠性等各種因素影響，該類電路能實(shí)現(xiàn)不等分比例能達(dá)到3：1已屬不易，與幅度加權(quán)天線陣列的技術(shù)需求相比還有相當(dāng)差距。

2.對(duì)于傳統(tǒng)波導(dǎo)類型的T型結(jié)結(jié)構(gòu)功率分配器，需通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)多路分配，導(dǎo)致多路分配網(wǎng)絡(luò)體積過(guò)大。且該類結(jié)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)奇數(shù)路的功率分配。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問(wèn)題，提高功率分配器不等分能力，同時(shí)使功分路數(shù)更加靈活，不再受限于2ⁿ關(guān)系，降低器件損耗，提升器件功率承受能力的多路不等分徑向波導(dǎo)功率分配器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種多路不等分徑向波導(dǎo)功率分配器，包括一空心的波導(dǎo)圓盤，所述波導(dǎo)圓盤一面中點(diǎn)設(shè)有輸入端階梯阻抗變換器，另一面包括數(shù)個(gè)與波導(dǎo)圓盤同心的環(huán)形區(qū)，每個(gè)環(huán)形區(qū)上均勻分布有數(shù)個(gè)輸出端階梯阻抗變換器，

所述輸入端階梯阻抗變換器、輸出端階梯阻抗變換器均與所在波導(dǎo)圓盤的表面垂直，并均由變換器本體和探針構(gòu)成，變換器本體位于波導(dǎo)圓盤內(nèi)部，探針穿出對(duì)應(yīng)波導(dǎo)圓盤表面；

所述輸入端階梯阻抗變換器的探針用于接產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)的同軸線饋電輸入，所述電場(chǎng)與波導(dǎo)圓盤的軸線平行，磁場(chǎng)方向繞圓周方向旋轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選：環(huán)形區(qū)為2個(gè)，靠近波導(dǎo)圓盤中心的環(huán)形區(qū)上輸出端階梯阻抗變換器為四個(gè)，另一環(huán)形區(qū)上環(huán)形區(qū)上輸出端階梯阻抗變換器為八個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：由于使用同軸線饋電輸入，同軸線后面接輸入端階梯阻抗變換器過(guò)渡到波導(dǎo)圓盤，波導(dǎo)圓盤的電場(chǎng)從圓盤一面垂直指向另一面，磁場(chǎng)方向繞圓周方向旋轉(zhuǎn)，且其場(chǎng)分布是對(duì)稱的，插入在同一半徑環(huán)形區(qū)的輸出端階梯阻抗變換器探針繞圓周對(duì)稱分布，這樣功率分配的幅度和相位有良好的一致性。

不同環(huán)形區(qū)的輸出端階梯阻抗變換器的探針在不同的半徑繞圓周對(duì)稱分布，由于環(huán)形區(qū)有不同半徑，我們用大半徑環(huán)、小半徑環(huán)來(lái)區(qū)分，則小半徑環(huán)上的輸出端階梯阻抗變換器的輸出功率強(qiáng)，大半徑環(huán)的輸出功率相對(duì)較弱，強(qiáng)弱程度與其到中心的距離相關(guān)。且環(huán)形區(qū)的數(shù)量與想實(shí)現(xiàn)多少路的分配相關(guān)。這樣不同的環(huán)形區(qū)可以實(shí)現(xiàn)不同比例不同路數(shù)的不等分分配，這種路數(shù)不局限于2ⁿ。且由于波導(dǎo)式的傳輸路徑，相較于傳統(tǒng)的威爾金森功率分配器具有更低的傳輸損耗和承受更大的功率容量。

本發(fā)明設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的功率分配器有著本質(zhì)上的區(qū)別，本發(fā)明利用徑向波導(dǎo)主模場(chǎng)分布具有同軸對(duì)稱性的特點(diǎn)，通過(guò)輸出端口在以輸入端口為圓心的不同半徑r的圓上來(lái)實(shí)現(xiàn)不同比例的功率分配，且功分路數(shù)靈活，可實(shí)現(xiàn)多路、多種比例的分配，由該發(fā)明所設(shè)計(jì)的功率分配器具有能實(shí)現(xiàn)多種比例分配比、功分路數(shù)靈活、損耗低、功率容量大等優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明所提出的功率分配器設(shè)計(jì)方法，能更方便快捷的實(shí)現(xiàn)不同路數(shù)、不同比例的大功率功率分配。且在等分的各路中可以實(shí)現(xiàn)更好的幅度一致性和相位一致性。

附圖說(shuō)明

圖1為威爾金森功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為魔T結(jié)構(gòu)的功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為E-T支節(jié)兩路功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明主視圖；

圖5為圖4的俯視圖；

圖6為內(nèi)圈每端口幅值圖；

圖7為外圈每端口幅值圖；

圖8為輸入端駐波波形圖。

圖中：1、波導(dǎo)圓盤；2、輸入端階梯阻抗變換器；3、輸出端階梯阻抗變換器；4、探針。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：參見(jiàn)圖1到圖8，其中圖1到圖3為現(xiàn)有技術(shù)中三種功率分配器結(jié)構(gòu)圖，圖4-圖8為本發(fā)明相關(guān)圖。

設(shè)計(jì)一種多路不等分徑向波導(dǎo)功率分配器，包括一空心的波導(dǎo)圓盤1，所述波導(dǎo)圓盤1一面中點(diǎn)設(shè)有輸入端階梯阻抗變換器2，另一面包括數(shù)個(gè)與波導(dǎo)圓盤1同心的環(huán)形區(qū)，每個(gè)環(huán)形區(qū)上均勻分布有數(shù)個(gè)輸出端階梯阻抗變換器3，

所述輸入端階梯阻抗變換器2、輸出端階梯阻抗變換器3均與所在波導(dǎo)圓盤1的表面垂直，并均由變換器本體和探針4構(gòu)成，變換器本體位于波導(dǎo)圓盤1內(nèi)部，探針4穿出對(duì)應(yīng)波導(dǎo)圓盤1表面；

所述輸入端階梯阻抗變換器2的探針4用于接產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)的同軸線饋電輸入，所述電場(chǎng)與波導(dǎo)圓盤1的軸線平行，磁場(chǎng)方向繞圓周方向旋轉(zhuǎn)。

本實(shí)施例中，環(huán)形區(qū)為2個(gè)，靠近波導(dǎo)圓盤1中心的環(huán)形區(qū)為內(nèi)圈，直徑r1，其上輸出端階梯阻抗變換器3為四個(gè)，另一環(huán)形區(qū)為外圈，直徑r2，其上環(huán)形區(qū)上輸出端階梯阻抗變換器3為八個(gè)。

根據(jù)上述內(nèi)容設(shè)計(jì)了一分十二路不等分徑向式波導(dǎo)功率分配器，可實(shí)現(xiàn)在1.1GHz~1.6GHz頻率范圍內(nèi)，內(nèi)圈端口幅度分配值-6.27±0.3dB，外圈端口幅度分配值-22.5±1dB，內(nèi)圈端口間相位一致性≤±2°，外圈端口間相位一致性≤±2°，傳輸損耗≤0.2 dB。波導(dǎo)圓盤1直徑φ245mm、高度68 mm；輸入端階梯阻抗變換器2最大直徑φ33 mm，長(zhǎng)度50 mm；內(nèi)圈階梯阻抗變換器最大直徑φ22.7mm，長(zhǎng)度50.5 mm；外圈階梯阻抗變換器最大直徑φ14.8mm，長(zhǎng)度50.5 mm。

由圖6、圖7都可以看出，內(nèi)圈端口幅值的一致性，以及外圈端口幅值的一致性。

在技術(shù)揭露的仿真模型中，是采用探針4耦合的方式從波導(dǎo)腔中提取所需的能量。耦合探針4是通過(guò)非金屬介質(zhì)固定在腔體內(nèi)部。探針4采用短接的方法同樣可以實(shí)現(xiàn)多路不等分的功率分配。

本發(fā)明所提出的多路不等分波導(dǎo)徑向式功率分配器從徑向式功率分配設(shè)計(jì)的原理入手，利用徑向波導(dǎo)主模場(chǎng)分布具有同軸對(duì)稱性的特點(diǎn)，以輸入端口為圓心的不同輸出端口在同一圓半徑r上可以得到相同的幅度和相位。且其他圓上的探針4不會(huì)對(duì)本圓上的探針4所處位置的場(chǎng)產(chǎn)生影響。利用該特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)32：1的不等分分配。該設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單靈活，能快捷有效的滿足各種比例、各種路數(shù)的天線波束賦形要求。

本發(fā)明所提出的多路不等分波導(dǎo)徑向式功率分配器從波導(dǎo)徑向式分配器的原理設(shè)計(jì)出發(fā)，所設(shè)計(jì)的功率分配器各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)威爾金森設(shè)計(jì)法所設(shè)計(jì)的功率分配器，且在傳統(tǒng)波導(dǎo)徑向式功率分配器的分配方法基礎(chǔ)上提出以多圈分配方式來(lái)實(shí)現(xiàn)不等分的功率分配，可廣泛應(yīng)用于對(duì)天線陣列有幅度調(diào)制需求的各種雷達(dá)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)中。