一种超宽带方同轴功率分配合成结构

1.本发明涉及功分器技术领域，具体而言，涉及一种超宽带方同轴功率分配合成结构。


背景技术：

2.传输线类型主要分为微带传输线、同轴传输线、波导传输线三种，其中波导传输线功率容量最大，但目前可实现的相对带宽最小。微带传输线制造成本最低，但随着频率升高，传输线损耗增加最快，功率容量最小。同轴传输线介于二者之间，同轴传输线主要包括圆同轴传输线和方同轴传输线两种，其中，由于圆同轴传输线的一般是圆形外导体包裹圆形内导体，因此圆同轴传输线在布线和安装上并不容易进行，尤其是在在面对多路合成需求时，结构会更加复杂，装配难度和体积也更大；而方同轴传输线的内导体和外导体采用矩形形状，可以更紧密地结合在一起，并且边缘对边缘的布局可以更有效地利用空间，这对于空间受限的设计和应用场景非常有优势，可以更有效地利用空间，减少尺寸；因此，在追求小型化的设计中，如果频率要求相同，方同轴传输线通常更容易实现小型化，同时能够提供稳定和高质量的信号传输。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种超宽带方同轴功率分配合成结构，其采用方同轴为主体的功率分配/合成空气结构，解决了传统圆同轴传输线在面对多路合成需求时，中心圆导体结构复杂，体积较大，且难度装配的问题。
4.本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种超宽带方同轴功率分配合成结构，包括上腔体、下腔体以及中心导体；其中，
5.上、下腔体组成外导体，且内部的空气腔对称分布，所述中心导体安装于外导体的中心位置，采用方同轴传输线设计，其主轴与插针之间的支臂采用扁平化中心对称的金属结构；
6.所述空气腔采用多级渐变台阶结构，所述多级渐变台阶结构与中心导体扁平化中心对称的金属结构配合，使得分配合成结构呈内外混合渐变。
7.根据一种优选实施方式，所述中心导体包括顺次相连的第一插针、第一圆同轴过渡段、主轴、支臂、第二圆同轴过渡段以及第二插针。
8.根据一种优选实施方式，所述支臂由顺次相连的第一方同轴支臂过渡段、第二方同轴支臂过渡段以及第三方同轴支臂过渡段构成，其中，所述第一方同轴支臂过渡段与第二圆同轴过渡段相连，所述第三方同轴支臂过渡段通过v型斜切t型结与主轴相连。
9.根据一种优选实施方式，所述支臂各过渡段之间采用包括但不限于斜切角、圆角、多次斜切或多级渐变台阶其中之一进行过渡。
10.根据一种优选实施方式，所述空气腔的多级渐变台阶结构由顺次相连的第一过渡空腔、第二过渡空腔以及第三过渡空腔构成。
11.根据一种优选实施方式，上、下腔体之间还开设有与第一圆同轴过渡段、第二圆同轴过渡段配合的圆同轴线空腔。
12.根据一种优选实施方式，所述分配合成结构的输入和输出端设置有同轴接头。
13.根据一种优选实施方式，所述上腔体、下腔体于输入侧和输出侧均开设有安装对位槽，所述同轴接头嵌入安装对位槽进行安装。
14.根据一种优选实施方式，所述上腔体、下腔体于空气腔外侧对应开设有固定安装孔，上、下腔体之间通过所述固定安装孔连接。
15.根据一种优选实施方式，所述上腔体、下腔体于空气腔外侧还对应开设有定位销孔。
16.本发明实施例一种超宽带方同轴功率分配合成结构的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明所提供的一分二功率分配/合成基本单元结构巧妙利用了方同轴传输线扁平化结构的特点，设计了一种方同轴v型斜切的t型结功率分配合成结构，相较于采用圆同轴传输线，在同样的频率范围需求下以及面对多路合成需求时，本发明可实现更高的频率范围以及更高倍频程的超宽带信号传输功能，并提供更加的小型化效果以及减轻装配难度。
附图说明
17.图1为本发明实施例1提供的一种超宽带方同轴功率分配合成结构的爆炸视图；
18.图2为图1中a局部示意图；
19.图3为图1中c局部示意图；
20.图4为图1中b局部示意图；
21.图标：1-固定安装孔，2-安装对位槽，3-第二插针，4-第二圆同轴过渡段，5-第一方同轴支臂过渡段，6-第二方同轴支臂过渡段，7-第三方同轴支臂过渡段，8-主轴，9-第一插针，10-第一圆同轴过渡段，11-定位销孔，12-第一同轴接头，13-第二同轴接头，14-第三同轴接头，15-第一过渡空腔，16-第二过渡空腔，17-第三过渡空腔，18-圆同轴线空腔。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.实施例1
24.本发明实施例提供了一种超宽带方同轴功率分配/合成结构，参见图1所示，图1为本发明实施例提供的一种超宽带方同轴功率分配合成结构的爆炸视图。具体包括上腔体、下腔体以及中心导体。
25.其中，上、下腔体组成外导体，且内部的空气腔对称分布，所述中心导体安装于外导体的中心位置，采用方同轴传输线设计，其主轴8与插针之间的支臂采用扁平化中心对称的金属结构；所述空气腔采用多级渐变台阶结构，所述多级渐变台阶结构与中心导体扁平化中心对称的金属结构配合，使得分配合成结构呈内外混合渐变。
26.所述上腔体、下腔体于空气腔外侧对应开设有固定安装孔1，上、下腔体之间通过所述固定安装孔1连接。进一步地，为了便于安装和调试定位，所述上腔体、下腔体于空气腔外侧还对应开设有定位销孔11，用于安装定位销使上、下腔体配合良好。
27.参见图4所示，本实施例中心导体基于方同轴传输线设计，以此便于加工和多路集成，具体到本实施例的一种实施方式中，所述中心导体包括顺次相连的第一插针9、第一圆同轴过渡段10、主轴8、支臂、第二圆同轴过渡段4以及第二插针3。其中所述支臂由顺次相连的第一方同轴支臂过渡段5、第二方同轴支臂过渡段6以及第三方同轴支臂过渡段7构成，其中，所述第一方同轴支臂过渡段5与第二圆同轴过渡段4相连，所述第三方同轴支臂过渡段7通过v型斜切t型结与主轴8相连。需要说明的是，过渡段数量可根据不同频率范围要求进行适应性调整，在此不对过渡段数量做具体限制。进一步地，本实施例的各过渡段之间采用斜面过渡方式进行过渡，中心导体两端端口处采用斜切角处理方式进行过渡；此外，还可对各过渡段之间、中心导体两端端口处的过渡方式进行调整、修改、变形，如采用包括但不限于斜切角、圆角、多次斜切或多级渐变台阶其中之一进行过渡，此处不作具体限制。
28.进一步地，本实施例空气腔的多级渐变台阶结构对应中心导体，由顺次相连的第一过渡空腔15、第二过渡空腔16以及第三过渡空腔17构成，空气腔过渡空腔数量与支臂过渡段数量对应。此外，上、下腔体之间还开设有与第一圆同轴过渡段10、第二圆同轴过渡段4配合的圆同轴线空腔18，以此实现中心导体的装配。
29.进一步地，所述上腔体、下腔体于输入侧和输出侧均开设有安装对位槽2，所述安装对位槽2嵌入设置有同轴接头，以此支持安装标准同轴连接器，方便测试互联和多路集成。
30.在本实施例的一种实施方式中，将中心导体将固定在上下空腔的中间位置，并将中心导体部分与同轴接头安装后，即可满足5-41ghz频率范围内的超宽带射频信号传输的功能，带宽覆盖7个倍频程。需要说明的是，方同轴为主体的中心导体便于加工，且该一分二功率分配/合成单元基本结构的尺寸仅为40
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16
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15mm，输入输出均为标准同轴接口，方便与测试系统或前后端模块互联，同时，通用化的同轴接口也便于二进制多路集成，理论上可以依据当前的基本结构，实现2n路互联结构，n≥1。
31.本发明设计的超宽带方同轴功率分配合成基本结构在5-41ghz的频率范围内，回波损耗s11小于-20db，背靠背插入损耗s21最大仅为0.058db，性能参数优秀，体积小，重量轻，结构简单，便于加工、装配、二进制多路集成。
32.综上所述，本发明所提供的一分二功率分配/合成基本单元结构巧妙利用了方同轴传输线扁平化结构的特点，设计了一种方同轴v型斜切的t型结功率分配合成结构，相较于采用圆同轴传输线，在同样的频率范围需求下以及面对多路合成需求时，本发明可实现更高的频率范围以及更高倍频程的超宽带信号传输功能，并提供更加的小型化效果以及减轻装配难度。
33.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，包括上腔体、下腔体以及中心导体；其中，上、下腔体组成外导体，且内部的空气腔对称分布，所述中心导体安装于外导体的中心位置，采用方同轴传输线设计，所述中心导体包括第一插针(9)、第一圆同轴过渡段(10)、主轴(8)、支臂、第二圆同轴过渡段(4)以及第二插针(3)，所述支臂采用扁平化中心对称的金属结构，并通过v型斜切t型结与主轴(8)相连；所述空气腔采用多级渐变台阶结构，所述多级渐变台阶结构与中心导体扁平化中心对称的金属结构配合，使得分配合成结构呈内外混合渐变。2.如权利要求1所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，所述支臂由第一方同轴支臂过渡段(5)、第二方同轴支臂过渡段(6)以及第三方同轴支臂过渡段(7)构成。3.如权利要求2所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，所述支臂各过渡段之间采用包括但不限于斜切角、圆角、多次斜切或多级渐变台阶其中之一进行过渡。4.如权利要求1所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，所述空气腔的多级渐变台阶结构由第一过渡空腔(15)、第二过渡空腔(16)以及第三过渡空腔(17)构成。5.如权利要求1所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，上、下腔体之间还开设有与第一圆同轴过渡段(10)、第二圆同轴过渡段(4)配合的圆同轴线空腔(18)。6.如权利要求1所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，所述分配合成结构的输入和输出端设置有同轴接头。7.如权利要求6所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，所述上腔体、下腔体于输入侧和输出侧均开设有安装对位槽(2)，所述同轴接头嵌入安装对位槽(2)进行安装。8.如权利要求1所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，所述上腔体、下腔体于空气腔外侧对应开设有固定安装孔(1)，上、下腔体之间通过所述固定安装孔(1)连接。9.如权利要求1所述的超宽带方同轴功率分配合成结构，其特征在于，所述上腔体、下腔体于空气腔外侧还对应开设有定位销孔(11)。

技术总结
本发明涉及功分器技术领域，具体涉及一种超宽带方同轴功率分配合成结构，包括上腔体、下腔体以及中心导体；其中，上、下腔体组成外导体，且内部的空气腔对称分布，所述中心导体安装于外导体的中心位置，采用方同轴传输线设计，所述中心导体包括顺次相连的第一插针、第一圆同轴过渡段、主轴、支臂、第二圆同轴过渡段以及第二插针，所述支臂采用扁平化中心对称的金属结构；所述空气腔采用多级渐变台阶结构，所述多级渐变台阶结构与中心导体扁平化中心对称的金属结构配合，使得分配合成结构呈内外混合渐变。本发明性能参数优秀，体积小，重量轻，结构简单，便于加工、装配、二进制多路集成。二进制多路集成。二进制多路集成。


技术研发人员：吕涛 黄勇强 田正刚
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/23