一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器制造技術

本發明專利技術涉及一種波導多工器，特別涉及一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器。本發明專利技術包括其輸入端作為本波導多工器的信號輸入端的隔離器，隔離器的信號輸出端連接一個具備2

A broadband millimeter wave band waveguide multiplexer based on waveguide magic T

The invention relates to a waveguide multiplexer, in particular to a broadband millimeter wave band waveguide multiplexer based on a waveguide magic T. The invention comprises an input end as an isolator for the signal input end of the present waveguide multiplexer, and a signal output end of the isolator is connected with a 2

【技術實現步驟摘要】
一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器
本專利技術涉及一種波導多工器，特別涉及一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器。
技術介紹
在進行氣象探測時，水汽分子在1.35cm～1.6mm波段有強吸收帶(頻率22～32GHz屬K波段)，通常使用微波遙感反演對大氣在22GHz～200GHz的頻率帶中的微波輻射進行測量。通過觀測來自于水汽線壓力增寬的輻射的強度和形狀的信息，可以得到水汽廓線。水汽線型也只需要測量5個相關度最小的通道數據即可確定，為了減少同時觀測時的噪聲與預防外部干擾，需要采用冗余設計，其關鍵器件是波導多工器的選擇。氧分子在2.52mm～5mm波段有強吸收帶(頻率60GHZ屬V波段)，通過測量氧氣在60GHz附近的輻射強度或亮度溫度得出溫度分布。氧氣譜線最多存在5個自由度，選取5個相關度最小通道完全獲取氧氣線型所有信息，為了減少同時觀測時的噪聲與預防外部干擾，也需要采用冗余設計，其關鍵器件是波導多工器的選擇。多工器的主要功能是將寬帶信號分成不同的窄帶信號，不同波段的波導多工器的涉及難點不同，例如V波段波導多工器的設計有三個難點：工作頻段高(51～59GHz)，器件尺寸小，加工難度大；多個通道相互交疊；分頻路數多。K波段波導多工器的設計也有三個難點：工作頻段高(22～32GHz)；相對工作帶寬寬(37％)；分頻路數多。如果用多級威爾金森微帶功分網絡加微帶濾波器方案，由于微帶線和隔離用貼片電阻在V波段或K波段會產生寄生分布參數不可控，所以也不是適合的方案。傳統波導多工器也有很多種，常見的是采用波導T頭加濾波器的方案，無論是直線型串聯，還是星型并聯方案，通道間隔離是依靠波導T頭和波導濾波器第一個膜片間的耦合，使其形成對其他頻率的等效短路面，即使其他頻率截止，這個尺寸的選擇跟波導波長相關，且具有周期性，當通道超過3個時，通道間隔離很難控制，各個通道間互相干擾，而且在這么高的頻段，參數變得敏感，機加工難以實現。
技術實現思路
本專利技術為了克服上述現有技術的不足，提供了一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器，本專利技術的各信道之間相互隔離，互不干擾，各通道之間的插損小，不需要額外的相位補償。為實現上述目的，本專利技術采用了以下技術措施：一種基于波導魔T的波導多工器包括其輸入端作為本波導多工器的信號輸入端的隔離器，所述隔離器的信號輸出端連接一個具備2n個輸出端口的功分網絡，n為大于1的整數，所述功分網絡的信號輸出端連接波導濾波器和/或匹配負載。優選的，所述功分網絡采用波導魔T的2n階梯并聯形式即任意一個波導魔T的兩個信號輸出端分別連接另外兩個波導魔T的信號輸入端，所述隔離器的信號輸出端連接公共端口的波導魔T的信號輸入端，信道端口的波導魔T的信號輸出端連接波導濾波器和/或匹配負載。優選的，所述波導魔T包括輸入矩形波導、魔T隔離端口以及輸出矩形波導，所述輸出矩形波導的內部設置有匹配結構，所述匹配結構部分延伸進入魔T隔離端口內部。優選的，所述匹配結構包括至少一個圓柱，以及一個頂面與圓柱底面相連的圓臺。進一步的，所述匹配結構的材料為金屬。進一步的，各個所述波導濾波器的頻帶各不相同。更進一步的，所述波導濾波器為H面膜片耦合波導濾波器。本專利技術的有益效果在于：1)、本專利技術包括其輸入端作為本波導多工器的信號輸入端的隔離器，隔離器的信號輸出端連接一個具備2n個輸出端口的功分網絡，所述功分網絡的信號輸出端連接波導濾波器和/或匹配負載，根據實際需要來設置波導濾波器和匹配負載，不需要的通道可以設置匹配負載，因此本專利技術可以實現奇數或偶數任意個通道的多工器。所述隔離器位于整個結構的最前端，用于阻擋各信道的回波信號對于功分器前端的低噪聲放大器造成危害；不同頻率的波導濾波器，在輸入、輸出端具有較好的回波特性，輸出端口之間有較高的隔離度，防止信道之間的信號串擾。因此本專利技術的各信道之間相互隔離，互不干擾，頻帶與頻帶之間可重疊；各通道的傳輸路徑長度相同，插損小，等幅同相，不需要額外的相位補償；本專利技術適用于毫米波段甚至更高頻段多工器的設計；各部分器件的加工工藝成熟、加工精度要求較低，便于工程可實現。2)、波導魔T的內部采用圓臺加圓柱的匹配結構不僅能使魔T達到輸入阻抗匹配，而且能拓展魔T的帶寬，由于寬帶魔T兩臂輸出隔離效果，使得輸出通帶交疊得以實現。附圖說明圖1為現有技術中的波導多工器原理圖；圖2為現有技術中的波導多工器原理圖；圖3為現有技術中的波導多工器原理圖；圖4為本專利技術一個實施例的波導七工器原理框圖；圖5為本專利技術一個實施例的K波段寬帶波導魔T的三維仿真模型；圖6為本專利技術一個實施例的V波段寬帶波導魔T的三維仿真模型；圖7為本專利技術一個實施例的K波段寬帶波導七工器的三維仿真模型；圖8為本專利技術一個實施例的V波段寬帶波導七工器的三維仿真模型；圖9為本專利技術一個實施例的K波段寬帶波導七工器傳輸曲線圖；圖10為本專利技術一個實施例的V波段寬帶波導七工器傳輸曲線圖；圖11為本專利技術一個實施例的K波段寬帶波導七工器輸出端口的反射曲線圖；圖12為本專利技術一個實施例的V波段寬帶波導七工器輸出端口的反射曲線圖；圖13為本專利技術一個實施例的K波段寬帶波導七工器各輸出端口隔離曲線圖；圖14為本專利技術一個實施例的V波段寬帶波導七工器各輸出端口隔離曲線圖。圖中的附圖標記含義如下：10—隔離器20—功分網絡21～27—第一波導魔T～第七波導魔T211—輸入矩形波導212—魔T隔離端口213—輸出矩形波導214—匹配結構30—波導濾波器40—匹配負載具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖1、2、3所示，常用的波導多工器方案有三種，其中圖1所示的每個通道由一個環形器和一個濾波器組成，環形器的單向性使得通道間的相互隔離性較好，缺點是第N個通道的損耗是前面N個環形器的損耗加上濾波器的損耗，所以后面通道的損耗過大，且各路輸出幅度一致性差。圖2所示的多支節耦合型多工器是由一個主波導，在上面依次排列N個波導T頭，連接各頻段波導濾波器組成，但是工作帶寬窄，通道間隔離是依靠波導T頭和波導濾波器第一個膜片間的耦合，使其形成對其他頻率的等效短路面，或頻率截止。當通道超過3個時，通道間隔離很難控制，參數變得敏感，機加工難以實現。各路輸出相位一致性差，需要額外做相位補償。圖3所示的方案與圖2類似，只是將結構從串聯改為并聯，波導T頭的帶寬窄，隔離差，不適用通道超過3個，只是各路路徑相同，等幅同相。圖4為一個實施例的波導七工器原理框圖，選取隔離器10為1個、波導魔T為7個、波導濾波器30為7個，匹配負載40為1個。波導七工器包括其輸入端作為本波導多工器的信號輸入端的隔離器10，所述隔離器10的信號輸出端連接第一波導魔T21的信號輸入端，所述第一波導魔T21的兩個信號輸出端分別連接第二波導魔T22的信號輸入端、第三波導魔T23的信號輸入端，所述第二波導魔T22的兩個信號輸出端分別連接第四波導魔T24的信號輸入端、第五波導魔T25的信號輸入端，所述第三波導魔T23的兩個信號輸出端分別連接第六本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器，其特征在于：包括其輸入端作為本波導多工器的信號輸入端的隔離器(10)，所述隔離器(10)的信號輸出端連接一個具備2

【技術特征摘要】
1.一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器，其特征在于：包括其輸入端作為本波導多工器的信號輸入端的隔離器(10)，所述隔離器(10)的信號輸出端連接一個具備2n個輸出端口的功分網絡(20)，n為大于1的整數，所述功分網絡(20)的信號輸出端連接波導濾波器(30)和/或匹配負載(40)。2.如權利要求1所述的一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器，其特征在于：所述功分網絡(20)采用波導魔T的2n階梯并聯形式即任意一個波導魔T的兩個信號輸出端分別連接另外兩個波導魔T的信號輸入端，所述隔離器(10)的信號輸出端連接公共端口的波導魔T的信號輸入端，信道端口的波導魔T的信號輸出端連接波導濾波器(30)和/或匹配負載(40)。3.如權利要求2所述的一種基于波導魔T的寬帶毫米波段波導多工器，其特征在于：所述波導魔...

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯艷茹，高靜，胡衛東，李霞，袁士濤，
申請(專利權)人：安徽四創電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34