[实用新型]一种基于波导传输结构的任意路功率分配器

说明书

本实用新型涉及一种基于波导传输结构的任意路功率分配器，包括N‑1(N≥2为分配的路数)个结构相似的分支节；该分支节由一段主通路波导和与之连接的分支波导组成；N‑1个分支节的主通路首尾依次串接形成一个传输结构；每个分支节的波导端口作为分配输出；第1个分支节的主通路输入为分配器总的输入端口，第N‑1个分支节的主路输出最为第N路的分配输出；每个分支节支路波导包括一段阻抗变换波导，该阻抗变换波导一段连接在主通路波导，另一端与支路输出波导连接。本实用新型通过调整该阻抗变换波导的阻抗和长度实现特定的功率分配值；每个分支节的主通路上包括探入主通路波导腔内的金属调谐体，保证主通路输入口匹配，便于实现任意路、任意比例的功率分配器。

技术领域

本实用新型属于微波能应用技术领域，特别地涉及一种基于波导传输结构的任意路功率分配器。

背景技术

功率分配器作为一种重要的功能器件大量应用于各种微波电路和系统中。不同频率、不同功率等级的分配器采用不同的原理和实现方式。在高功率微波系统中一般以波导作为传输线，相应的功率分配器也是基于波导结构实现的。常用的波导分配方式包括：T型结构(E-T、H-T以及E-H-T)、耦合结构以及径向波导结构。

一般地，分配器的设计既要考虑功率分配幅度的一致，也要考虑相位一致，因此实现结构上往往具有一定的对称性。例如H-T形式的两路功率分配器如图1(a)所示，从波导的宽边向下俯视，它包括呈T型连接的纵向主波导和横向的分支波导，二者以窄边汇接。其中1为输入端口，2和3是两路输出端口，分配器结构呈左右对称。采用此形式的二分配器级联组合可以得到如图1(b)所示的2^N(N≥1为整数)路分配器，输入功率如果为P_in，则输出功率Po＝P_in/2^N。该分配器的空间宽度W包括N个波导宽边宽度加上N个90°弯波导的宽度，当工作在低频段时，波导尺寸大，分配器的宽度W也较为可观。以915MHz微波能工业应用频段为例，常用的BJ9波导宽度约248mm，典型的90°弯波导宽度不小于100mm，N＝2时(四分配器)总的宽度接近700mm，体积大，成本高，给实际工程使用造成不便。而由于结构方式和输出口方向的限制，采用T型二分配器级联的方法可优化的空间有限。

耦合结构与T型结构具有类似的问题，多路分配时需要采用级联的方式，同样会占用较大的空间。

径向波导分配器采如图2所示，包括一个输入端口4，圆柱腔体5以及在圆柱腔体圆周方向均匀分布的输出波导6。该分配器是一种圆周对称结构，理论上不需要级联、可一次实现任意路数的分配。但是用于低频段且分配路数较多时，由于输出波导尺寸较大，需要圆柱腔体5的直径较大，腔体模式的控制和转换实现难度高，因此可实现的分配路数受到一定的限制。另外，由于输出端口呈圆周分布，对于负载端口也是圆周分布的应用场景较为合适，而如果负载输入端是直线分布，则需要大量的角度各异的转接弯波导，会占用较大的空间，实现成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服微波能应用设备中已有波导分配器结构复杂、体积大、成本高的问题，提出了一种基于波导传输结构的任意路功率分配器，其主要特点是采用波导传输线作为主通路，逐次连接分支通路，在微波能量沿主通路传播的同时将部分能量分配到分支通路，可方便地实现任意分支路数、任意功率比例的功率分配，且体积小，设计加工简单。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于波导传输结构的任意路功率分配器，包括N-1个结构相似的分支节，其中N≥2，为分配的路数；分支节由一段主通路波导和与之连接的分支波导组成，该主通路波导的一个端口作为输入，则另一个端口作为主路输出，分支波导的端口作为分配输出；所述N-1个分支节的主通路首尾依次串接形成一个传输结构，每个分支节的分支波导作为分配输出；第1个分支节的输入为分配器总的输入端口，第N-1个分支节的主路输出最为第N路的分配输出；