[发明专利]一种Ka波段双半圆环磁耦合功分器

说明书

一种Ka波段双半圆环磁耦合功分器。本发明基于Ka波段电路特性，根据波导电磁波原理，结合环形天线理论，设计出了一款对称结构的，双半圆环磁耦合功率分配器。此功率分配器，公共端口为BJ320波导结构，分配端口为微带形式，其余通常的其他E面微带探针分配器出口位置不同，其结构紧凑，尺寸小巧，性能良好，为射频工程师提供了新的设计方式，解决现有技术中结构受限的问题。

技术领域

本发明属电路技术领域，基于Ka波段电路特性，根据波导电磁波原理，结合环形天线理论，设计出了一款对称结构的，双半圆环磁耦合功率分配器。此功率分配器，公共端口为BJ320波导结构，分配端口为微带形式，其端口相位可同相可反相。

背景技术

随着MMCI技术的快速发展，Ka波段的毫米波电路越来越多的应用平面MMIC芯片来实现各类功能的射频系统。微带电路以其电路形式多样，使用灵活，调试方便等优点，已经成为Ka波段毫米波电路设计的主流选择。波导电路则因为其Q值高，传输损耗低，屏蔽性好和功率容量大等特点，成为电路中功率合成、信号传输的主要选择。对于发射电路来说，想要同时保证高效的功率合成与分配以及合成电路小型化，通常采用微带探针与波导相结合的设计方式。传统的设计均采用两个微带探针从矩形波导宽边(并排或相向)插入，利用电耦合方式将微带电路中的TEM模式转换为波导中的TE10模式，但是缺乏直接将微带探针从矩形波导窄边插入，利用磁耦合原理实现模式转换的功率分配器形式。随着毫米波系统不断发展，毫米波电路的设计会越来越丰富，对各类型功分器的需求都会出现，本发明提出的功分器可以应用在波导宽边平行对称且间距很窄(窄到不能够排布芯片的程度)的功率合成电路，如图1所示。这种端口排布形式，若采用传统的E面探针形式，只能选用并排双探针结构，要么波导口之间的间距或排布电路的面积会大于本发明所适用的电路，不利于小型化设计。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决结构受限的问题，针对现有设计中缺乏矩形波导窄边馈入微带探针的功率分配器形式。利用磁耦合原理，本发明提出了一种波导窄边馈入，外形尺寸小、工作带宽宽、装配容易、能够密封波导的新型的两端口功率分配器。

技术方案

一种Ka波段双半圆环磁耦合功分器，其特征在于包括3部分，其中底部为金属壳体，在金属壳体的中间位置铣削出波BJ320的矩形导腔，沿着矩形导腔的宽边方向设有微带安装槽；中间部分为微带介质板，微带介质板安装在微带安装槽里，微带介质板的顶面印制图形对称分布的磁耦合金属半圆环，磁耦合金属半圆环的一端从圆心处沿微带方向经三级阻抗变化连接到50Ω传输线，直到微带端口，磁耦合金属半圆环的另一端转接至四分之一波长开路线，微带介质板背面在波导中心处沿窄边方向并排两个金属短线，微带板背面除波导口外均印制金属地层；上部为金属壳体，沿对应微带介质板的位置开有3个槽，其中中间的槽对应波导位置，中间槽两侧设有金属墙，金属墙用以调整端口匹配度，两边的槽对称，金属墙离水平面的高度为h2，中间槽离水平面的高度为h1，两边槽离水平面的高度为h3，h2＜h1＜h3；上部金属壳体与底部金属壳体通过金属螺钉连接成一个整体。

所述的微带介质板的采用0.254mm厚、介电常数2.2的Rogers 5880板材。

所述的磁耦合金属半圆环(1)的半径其中，λ为波长，a为波导的宽边。

所述的微带介质板通过焊接/粘接安装在微带安装槽里。

有益效果

本发明提出的一种Ka波段双半圆环磁耦合功分器，这种功分器与传统E面探针功分器电路相比，可获得更小间距的功率合成电路，有利于电路的小型化设计，也能解决波导口间距过小，器件排布困难的问题。具有如下几个特点：

[1]本发明适用于波导宽边平行排布的功率合成电路设计，有利于此型电路的小型化。

[2]半圆环形式波导微带探针的电磁场转换方式以磁耦合方式实现的。