[0002] 随着微波技术的迅猛发展,市场对于微波无源器件损耗的要求也在不断提高。电桥作为微波
信号按特定比例分配或合成功率,已成为微波技术领域中最常用的元件之一,一般以微带线形式和波导结构为主。微带线结构中,为了实现宽频段和或超宽带的应用,电桥多以平行耦合或以井字结构级联形式出现。其中介质填充微带线电桥中的倒带厚度在0.035mm左右,
介电常数在2.5~4.4,耦合间距很小。这样一方面会极大的限制其承受功率;
另一方面会极大地增加其直通损耗,这在大功率器件需要低损耗的场合中是难以接受的。
[0003] 在波导一些常见结构中,常用调谐螺钉来选择谐振
频率。然而随着调谐螺钉的深入,螺钉的顶端面与波导底面的距离也会减短,其间的
电场也会增加。当电场过高的时候,波导腔内的空气就会被电离,即会出现打火现象,影响波导其间的部分性能。
[0005] 为了解决以上的技术问题,本发明提供一种波导电桥,在波导的公共窄壁上
切除长度为L的一段,作为耦合缝隙,并在主副波导的外壁堆起梯形高度T1、T2,在耦合缝隙L的上、下,开出空腔D1、D2,调整L的长度和T1、T2的上下底宽度,能调整波导传输各端口的主波和谐振点
位置。
[0006] 本发明与微带结构的电桥结构相比,具有宽频带、低损耗、可容高功率且性能稳定的优点。
附图说明
[0009] 如图1所示,本发明提供一种波导电桥,在波导的公共窄壁上切除长度为L的一段,作为耦合缝隙,并在主副波导的外币堆起梯形高度T1、T2,在耦合缝隙L的上、下,开出空腔D1、D2,调整L的长度和T1、T2的上下底宽度,能调整波导传输各端口的主波和谐振点位置。
[0010] 如图2所示,本发明的工作原理是:设从主波导的端口①输入电场幅度为E的 波,其余端口均接匹配负载,选取合适的波导尺寸,使主副波导耦合段L内只能传输和 两种模式,根据
叠加原则,可以把端口①和端口④同时输入电场强度为E/2的偶模波和奇模波的叠加,如图3所示,可以认为在裂缝电桥的①和④同时有偶模和奇模两种模激励。根据奇偶禁戒规则,偶模激励可以在耦合段L内产生 ,它的波导和
波长分别为:,
奇模激励可以在耦合段L内产生 波,它的波长和
相移常数分别为:
,
以上各式中的a是主副波导宽壁的内尺寸,耦合段得宽度为2a。上述两种模式的波,既传向端口②又传向端口③。若把耦合段的AA界面作为
相位的零参考点,则端口的②、③处的电场分别为:
;
式中:是由于端口③处 波得电场与 波得电场反相而引起的
相位差。
整理可得:
可见, 的相位比 超前 。
[0011] 由上面分析过程可以写出理想波导电桥的散射矩阵为:根据对裂缝电桥的设计要求,端口②、③的输入功率应为端口①的一半,即由此可得耦合段L的长度为:
上述理论是在作了如下三个理想假设的
基础上实现的:(1)波导壁为理想导体;(2)各端口均接匹配负载;(3)两波导公共窄壁厚度为零。事实上这些理论条件在实际应用中并不成立。鉴于对电桥结构的简化和性能的最优化,经初步仿真测试,对其中某些参数做了部分的限制,其中的T1、T2的距离 须满足下式:
公共壁的厚度要求为: 。