[发明专利]输出端口隔离的H面波导T型结

说明书

技术领域

本发明涉及输出端口具有隔离效果的T型结波导。

背景技术

波导指能限定和引导电磁波在长度方向上传播的管道。是一种在微波或可见光波段中传输电磁波的装置，用于无线电通讯、雷达、导航等无线电领域。

电磁波在波导中的传播受到波导内壁的限制和反射。波导管壁的导电率很高(一般用铜、铝等金属制成，有时内壁镀有银或金)，通常可假定波导壁是理想导体，波导管内的电磁场分布可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件来求解。

波导中可能存在无限多种电磁场的结构或分布，每一种电磁场的分布称为一种波型(模式)，每一种波型都有对应的截止波长和不同的相速。横截面均匀的空心波导称为均匀波导，均匀波导中电磁波的波型可分为电波(TM模)和磁波(TE模)两大类。矩形波导中可以存在无限多个TMmn模，波型指数m，n分别表示电磁场沿波导宽边a和窄边b的驻波最大值的个数，m，n＝1，2，...最简单的是TM11模。同样，还可以存在无限多个TEmn模，m，n＝0，1，2，...但不能同时为零。

矩形波导中的最低模式是TE10模，其截止波长最长λC＝2a，因此，就有可能在波导中实现单模传输。TE10模又称为矩形波导中的主波，是矩形波导中最重要的波型。实际应用中矩形波导都工作在TE10模。

传统的H面波导T型结由全封闭的矩形金属构成，能量由1号端口输入，由2、3号端口输出，2、3端口间不具备隔离，即，端口2或3反射回来的能量会进入到3或2端口中，从而影响功率的分配，影响系统的工作效率。另外传统的H面波导T型结由全封闭的矩形金属构成，金属材料使用量很大，使用成本很高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型的H面波导T型结，该方法主要解决了传统H面波导T型结输出端口间隔离较低的问题，同时减少了波导金属的使用量。输出端口隔离的H面波导T型结可以实现输出端口间的隔离，实际应用的非封闭式H面波导T型结均可采用本发明的新型H面波导T型结来实现，对于多路波导功分器亦可以采用该发明所阐述的原理进行设计，从而增加输出端口的隔离。该方法减少了波导的金属材料使用，增加了输出端口间的隔离，可以大大增强所使用系统的稳定型和可靠性。

输出端口隔离的H面波导T型结的设计方法，其特征在于所述方法，包括如下步骤：

1)首先按照传统的H面波导T型结设计方法设计出T型结。用仿真软件，如hfss、cst等软件对该结构进行仿真，然后得出该结构1端口激励时在波导中心轴面的磁场分布(此时2、3端口接匹配负载)。然后对2端口进行激励(此时1、3端口进行激励)，查看2端口激励时波导中心轴面的磁场分布。

2)选择两种情况下的磁场分布。第一种情况是，当该波导的1端口激励，而2、3端口接匹配负载时中心轴面的磁场分布；另一种情况时，当该波导的2或3端口激励，而1和3或2端口接匹配负载时中心轴面的磁场分布。

3)在波导的中心轴面上挖出一个槽，该槽的长度略微大于谐振频率的半波长，以保证该槽可以在波导工作的频率下进行辐射。当电磁波能量从1端口输入时图中箭头代表中心轴面上的电磁波的磁场方向。当电磁波能量从2端口输入时图中箭头代表中心周面上的电磁波的磁场方向，从端口2进入的电磁波能量会进入到1和3端口中去。增加了输出端口间的隔离，可以大大增强所使用系统的稳定型和可靠性。

4)2、3端口接匹配负载时，槽与中心轴面处的磁场方向平行；当波导2或3端口激励时，而当1和3或2端口接匹配负载时，槽与中心轴面处的磁场方向垂直。

5)根据天线辐射原理，设定该槽的长度为略大于二分之一波长。则当磁场垂直于该槽的时候，能量将会辐射出去，而不会流入其他端口，从而产生隔离的效果。

本发明设计了输出端口具有隔离效果的T型结波导。当能量从该波导的1号端口输入，由2、3端口输出时，2、3端口具有隔离，即，端口2或3反射回来的能量不会进入到3或2端口中去，从而不会因为一路能量通道的损坏而影响到另外一路能量通道的正常使用。

图一所示为传统H面波导T型结，当电磁波能量从1端口输入时图中箭头代表中心轴面上的电磁波的磁场方向。

图二所示为传统H面波导T型结，当电磁波能量从2端口输入时图中箭头代表中心周面上的电磁波的磁场方向，从端口2进入的电磁波能量会进入到1和3端口中去。

图三所示为本发明的新型H面波导T型结，当电磁波能量从1端口输入时图中箭头代表中心轴面上电磁波的磁场方向。