[发明专利]具有矩形变压器设计的三端口波导结环行器和隔离器

说明书

技术领域

本发明总体涉及微波波导，更具体地，涉及波导结环行器和隔离器。

背景技术

典型的波导结环行器或隔离器具有金属结构，所述金属结构包含在形成波导结的结构的中心相交的三个共面波导。铁氧体棒或三棱柱安装在变压器顶部的波导结中心，并受到由两个永磁体产生的横向磁偏置场的影响。

变压器用于使波导的阻抗与铁氧体的阻抗匹配。在大多数典型波导结环行器中，根据波导结环行器中应用的铁氧体形状，变压器形成为盘杆(disc rod)或三棱柱的形式，从而能够在波导部与铁氧体结之间实现最佳匹配。

在理想的环行器中，不同端口的端口回波损耗相同，不同端口组合的插入损耗和隔离也相同。然而，由于给定要求规定的各个端口的机械结构不同，实际的环行器具有由机械不对称而导致的电气不对称。部件的公差以及部件的组装造成的不对称也不容忽视。因此，目前的设计大多要求在组装后进行调谐(tuning)，以实现所需性能。通常，介电元件与金属元件粘合在环行器的波导部中，以进行电调谐。该调谐用于纠正设计缺陷，补偿机械不对称，例如铁氧体元件未对准，以便对各个端口的不同配置负责。对批量生产而言，此类调谐是一种耗时的高成本工艺。

通常，波导结环行器的壳体由底半部和顶半部构成，以便在将底半部和顶半部组装成完整的波导结之前，将铁氧体安装在变压器上。然而这种两分式(two sectional)设计要求对每一半独立加工，并进行额外的组装工艺使之结合。为了保证波导结的良好组装，也要求非常精确的尺寸控制。有时在组装之后还要求进行额外的加工以保证精度。

为了克服现有技术中的两分式波导结环行器设计的缺点，许多波导结环行器设计近来已采用了单件式壳体设计，以降低材料成本和组装工艺成本。然而，由于单件式壳体设计的加工局限，需要对具有用于三端口波导结的对称形状的匹配变压器进行单独加工，然后采用专用的低损耗结合剂将该匹配变压器安装到单件式壳体之内。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种环行器或隔离器，其具有能以低成本容易且精确地制造的设计特性。

本发明的另一目的是提供一种新颖的变压器设计，其不仅易于制造，而且能以低廉成本提供精确的定位。

本发明的又一目的是为隔离端口提供低损耗的性能和简单的匹配方法。

附图说明

为了更好地理解本发明，并示出如何实现本发明，现结合附图参照示例，在附图中：

图1(现有技术)是由两个半部的组装制成的典型波导结隔离器的示例性分解图。

图2(现有技术)是由单件式壳体构成的波导结隔离器的透视图。

图3(现有技术)是图2中的波导结隔离器的单件式壳体对半剖开的透视图。

图4(现有技术)是图2中的组装的波导结隔离器对半剖开的透视图。

图5是根据本发明的一个实施方式的波导结隔离器的透视图。

图6是图5中的波导结隔离器的单件式壳体对半剖开的透视图。

图7是图5中的组装的波导结隔离器对半剖开的透视图。

图8是本发明的一个实施方式对半剖开的透视图。

图9是图8中的具有铁氧体元件和吸收器的导块的分解图。

具体实施方式

在说明书全文中，多个附图中重复出现的相同部件采用相同的附图标记。

根据本发明，提供一种具有新颖变压器的波导结环行器或隔离器。通常，变压器被制作成相对于环行器或隔离器的端口不对称，而铁氧体元件被制作成相对于这些端口对称。

本领域技术人员应当理解，以下的实施方式仅通过示例给出，所给出的特性绝不限定本发明的范围。

图1示出了由两个半壳体构成的典型三端口波导结隔离器。采用多个紧固件，例如三个螺钉3，将顶半部壳体1与底半部壳体2组装起来。变压器13和14与两个半部壳体共同加工。其中，由于波导的半部在加工期间打开，因此易于加工对称三角形变压器。铁氧体元件5关于变压器的形状对称地置于其中一个变压器上。调谐元件9置于波导上，用于阻抗匹配。端接(terminate)三个端口中的一个的吸收器14置于第三端口上。向铁氧体提供偏置磁场的磁体8或其它磁化材料置于在波导外侧加工的凹部。

图2示出了典型的单件式壳体波导结隔离器，与图1中的两分式壳体设计相比，其设计成降低加工成本和工艺成本。

图3示出了图2中的单件式壳体对半剖开的透视图。为了将变压器定位在壳体中正确的位置，在波导结中部加工出从壳体突出的元件36。