本發(fā)明涉及微波/毫米波超寬帶功率合成技術領域，具體涉及一種基于同軸-雙脊波導復合魔t的研究。

背景技術：

毫米波具有寬頻帶、高精度、高分辨率和大信息容量等優(yōu)點，在軍事雷達系統、射電天文學和太空以及短距離無線高速傳輸等領域有著巨大的應用價值和市場前景。波導魔t作為微波/毫米波系統的重要連接器件，因而被人們廣泛關注。與微帶相比，它具有功率容量大、插損低、端口性能好等優(yōu)點。由于有著諸多優(yōu)點，魔t被廣泛應用于微波集成電路、電子對戰(zhàn)設備以及制導武器系統等領域。

雙脊波導魔t除具有普通矩形波導魔t的特點外，由于脊的突起,雙脊波導的電場和磁場集中在雙脊附近,波導內部傳輸主模te10模的截止波長λc更長，高次模te20模的截止波長λc更短，雙脊波導的工作頻帶比普通的矩形波導要寬得多。由于雙脊波導的寬頻帶特性，通常頻帶可達到一個倍頻程以上，作為合成器極其適用于超寬帶微波大功率合成。

一般該結構中，波導魔t的匹配結構設計復雜(主要由金屬圓桿、金屬翅片以及金屬膜片組成)，不利于前期的建模以及優(yōu)化，此外由于結構本身限制，波導魔t結構很難達到三個倍頻程及以上的帶寬。2014年來自北京真空電子技術研究所的孟曉君,任衛(wèi)宏等人研制了一個6.5～18ghz大功率雙脊波導魔t[孟曉君,任衛(wèi)宏,孔小進,等.6.5～18ghz大功率雙脊波導魔t研制[j].真空電子技術,2014(2):28-31.]，該魔t的端口駐波比優(yōu)于1.55，合成臂幅度一致性優(yōu)于0.2db，合成臂相位一致性優(yōu)于3°，e—h臂隔離度優(yōu)31.5db。然而在該結構中，魔t中e—h臂的隔離度、合成臂的幅相一致性等性能仍然有待提升，同時該魔t的帶寬為6.5～18ghz，并沒有真正意義上達到6～18ghz。而且文章中也指出：魔t的隔離性與尺寸精度和位置精度強烈相關。這也意味著加工與裝配的難度非常大。

針對上述加工裝配難度高、波導尺寸大等問題，同時也為了進一步增加魔t的帶寬，本發(fā)明新設計了一種同軸-雙脊波導復合魔t結構，將魔t的匹配結構設計成一個簡單的矩形金屬膜片，大大降低了對加工以及裝配的精度要求、增加合成臂的幅相一致性；同時將魔t的h臂設計成同軸而非波導結構，增加e—h臂隔離度、減小了魔t的尺寸，從而實現小型化、集成化的要求。本發(fā)明尤其適用于微波/毫米波超寬帶大功率合成應用中。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、加工裝配方便、體積小、合成臂幅度相位一致好、e—h臂隔離度高的超寬帶大功率魔t結構。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的方法是：該同軸-雙脊波導復合魔t，主要由三個雙脊波導端口、一個同軸端口以及魔t內的匹配結構組成。所述的三個雙脊波導端口為魔t中的兩個合成臂端口以及一個e臂端口、同軸端口為魔t中的h臂端口；魔t內匹配結構為一個矩形金屬膜片，使得魔t的匹配結構大大簡化。

進一步的是，所述同軸-雙脊波導復合魔t中合成臂的雙脊波導端口為漸變脊波導，并且將脊做成曲線變化，即脊的高度從臂的端口向中心逐漸增加，使阻抗?jié)u變，從而使反射降低，也使得波導魔t的匹配結構更容易設計、帶寬進一步增加。

進一步的是，所述同軸-雙脊波導復合魔t中的h臂端口為同軸端口，因而大大減小了魔t尺寸，便于魔t向小型化、集成化發(fā)展。并且同軸端口可以直接接入負載，使得隔離端口易于加工裝配，也增加了魔t中e—h臂的隔離度。

進一步的是，所述同軸-雙脊波導復合魔t中的匹配金屬膜片正處于魔t的e面，并沿合成端口的對稱面對稱，并未破壞整個魔t的對稱性，因此該魔t具有很好的幅度相位一致性，也達到了功分、匹配一體化的效果。

本發(fā)明的有益效果：一、本發(fā)明利用雙脊波導作為同軸-雙脊波導復合魔t中的兩個合成臂端口以及一個e臂端口，并且魔t中合成臂的雙脊波導端口為漸變脊波導，根據雙脊波導的寬頻帶特性，可以在e臂端口實現超寬帶的輸出要求；二、本發(fā)明利用同軸傳輸線作為同軸-雙脊波導復合魔t中的h臂，大大減小了魔t尺寸，便于魔t向小型化、集成化發(fā)展。并且同軸端口可以直接接入負載，降低加工裝配難度，同時也增加了魔t中e—h臂的隔離度。三、本發(fā)明利用矩形金屬膜片作為同軸-雙脊波導復合魔t的匹配結構，并且該金屬膜片正處于魔t的e面，并沿合成端口的對稱面對稱，達到了功分、匹配一體化的效果。降低了前期建模優(yōu)化的復雜程度，也降低了該魔t對加工裝配的精度要求。

附圖說明

圖1(a)是本發(fā)明基于同軸-雙脊波導復合魔t三視圖，(b)是本發(fā)明基于同軸-雙脊波導復合魔t三維結構示意圖；

圖2本發(fā)明基于同軸-雙脊波導復合魔t中e臂與兩合成臂端口的駐波系數曲線圖；

圖3是本發(fā)明基于同軸-雙脊波導復合魔t中兩合成臂端口幅度不平衡度曲線；

圖4本發(fā)明基于同軸-雙脊波導復合魔t兩合成臂端口相位不平衡度曲線；

圖5本發(fā)明基于同軸-雙脊波導復合魔t中e臂與h臂隔離度曲線；

圖1說明：同軸-雙脊波導復合魔t中兩合成臂102、103，e臂104，h臂空氣同軸101，兩合成臂漸變脊波導202、203，e臂非漸變脊波導204，h臂同軸端口負載201，波導魔t中匹配矩形金屬膜片301；圖2中標記說明：圖中標有m1的曲線為雙脊波導魔t中e臂的駐波系數曲線，標有m2、m3兩根曲線為魔t中兩合成臂的駐波系數曲線。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的說明。

如圖1所示，同軸-雙脊波導復合魔t用于功率合成器時，可以在魔t中兩合成臂端口102、103輸入等幅反相的信號，這兩路信號經過魔t中的匹配結構301，最后在e臂端口104合為一路信號輸出，而h臂101為隔離端口。同理，雙脊波導魔t用于功率分配器時，可以在魔t中e臂端口104輸入信號，該信號經過魔t中的匹配結構301，最后在兩合成臂端口102、103輸出等幅反相的信號，h臂端口101為隔離端口。

在上述實施方式中，同軸-雙脊波導復合魔t中合成臂102、103與e臂端口104為脊波導端口，因此該魔t的帶寬可以很寬，甚至達到多個倍頻程。且合成臂脊波導端口為漸變脊波導202、203；同時為了在最短的距離內達到最佳的匹配效果，將合成臂脊波導端口的過渡脊做成漸變，即脊的高度從臂的端口向中心逐漸增加，使阻抗?jié)u變。這樣可以使匹配達到最佳、帶寬進一步增加，也能簡化魔t中匹配結構的設計；而h臂端口101為同軸端口并且可以直接接入負載，因此e—h臂的隔離度很高，同時也大大減小了波導魔t的尺寸，簡化了魔t的結構，便于魔t向小型化、集成化發(fā)展；魔t的匹配結構為矩形金屬膜片，十分簡單，降低了前期建模優(yōu)化的復雜程度，也降低了魔t對加工裝配的精度要求，且該金屬膜片正處于魔t的e面，并沿合成端口的對稱面對稱，達到了功分、匹配一體化的效果，也使得該同軸-雙脊波導復合魔t具有很好的幅度相位一致性。

實施例

在該實施例中，如圖1所示結構，基于同軸-雙脊波導復合魔t的工作頻率為5.8～18.5ghz。由e臂脊波導端口104輸入，兩合成臂脊波導端口102、103輸出，h臂同軸端口101為隔離端，并且輸入信號經過魔t中的匹配結構301，最后在兩合成臂端口102、103輸出幅度相等相位相差180°的兩路信號。該同軸-雙脊波導復合魔t的駐波系數如圖2所示：e臂端口的vswr≤1.36、兩合成臂端口的vswr≤1.57；兩合成臂端口的幅度相位關系見圖3、圖4所示，可以看出，最終輸出的兩路信號，幅度不平衡度小于0.05db、相位不平衡度小于0.22db，表現出高度的幅度相位一致性；而且從圖5中可以看出，魔t中e—h臂的隔離度大于45db。因此，該發(fā)明適用于微波/毫米波超寬帶大功率合成電路中，尤其適用于合成臂反相輸入、e臂合成輸出或者e臂輸入，合成臂反相輸出的應用領域。