本發(fā)明屬于色散補償技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種波導分支電橋的相位色散補償裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代雷達對抗干擾性能要求越來越高，因而要求天線副瓣越來越低。尤其是機載脈沖多卜勒雷達，為了反地物雜波干擾，對天線副瓣的要求要小于-30分貝，-40分貝，甚至要低于-50分貝。要獲得如此低的副瓣，大多采用裂縫陣列天線，同時天線功分網(wǎng)絡(luò)的幅度相位分布應有很高的精度。因此，如何設(shè)計高精度幅、相分布的功分網(wǎng)絡(luò)就成了技術(shù)關(guān)鍵。為了減少天線單元之間和功分網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各路之間的互耦，希望功分網(wǎng)絡(luò)是隔離式的。因此，在以波導為傳輸線的系統(tǒng)中，一般都用定向耦合器作為基本的功分單元。最常用的波導定向耦合器是波導分支耦合器或波導裂縫電橋，這種電橋的兩輸出臂間有90度相位差。

盡管在中心頻率上將饋電網(wǎng)絡(luò)各路調(diào)到同相，它們的長度也相等，但因為色散效應而不能得到寬頻帶的相位特性。色散特性是指在波導中波的相速度隨頻率的變化而改變的特性，因此帶寬越寬，工作頻段越高，色散效應就會被放大，如在X波段，10％相對帶寬的饋電網(wǎng)絡(luò)，輸出的低頻點與高頻點間相位可相差30度左右，這對幅相精度高的功分網(wǎng)絡(luò)是不允許的，因此亟需提出一種波導分支電橋的相位色散補償裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種波導分支電橋的相位色散補償裝置，本發(fā)明可以很好的補償分支電橋本身的相位色散，具備結(jié)構(gòu)簡單緊湊、損耗小、端口匹配好的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)措施：

一種波導分支電橋的相位色散補償裝置包括設(shè)置在波導分支電橋直通口的輸出臂上的波導高低阻抗變換段。

優(yōu)選的，所述波導高低阻抗變換段包括多個高阻抗變換段以及多個低阻抗變換段，所述直通口的輸出臂與低阻抗變換段相連，兩個所述低阻抗變換段之間設(shè)置有一個高阻抗變換段，所述波導高低阻抗變換段離直通口的輸出臂最遠的一端設(shè)置為高阻抗變換段。

優(yōu)選的，所述高阻抗變換段設(shè)置為四個，分別為第一高阻抗變換段、第二高阻抗變換段、第三高阻抗變換段、第四高阻抗變換段；所述低阻抗變換段設(shè)置為四個，分別為第一低阻抗變換段、第二低阻抗變換段、第三低阻抗變換段、第四低阻抗變換段；所述直通口的輸出臂依次與第一高阻抗變換段、第二高阻抗變換段、第三高阻抗變換段、第四高阻抗變換段、第一低阻抗變換段、第二低阻抗變換段、第三低阻抗變換段、第四低阻抗變換段相連，所述第四高阻抗變換段的寬邊尺寸等于波導分支電橋直通口的寬邊尺寸。

優(yōu)選的，所述直通口的輸出臂的兩個長邊向波導寬邊方向垂直延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第一低阻抗變換段；所述第一低阻抗變換段的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第一高阻抗變換段；所述第一高阻抗變換段的兩個長邊向波導寬邊方向延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第二低阻抗變換段；所述第二低阻抗變換段的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第二高阻抗變換段；所述第二高阻抗變換段的兩個長邊向波導寬邊方向延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第三低阻抗變換段；所述第三低阻抗變換段的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第三高阻抗變換段，所述第三高阻抗變換段的兩個長邊向波導寬邊方向延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第四低阻抗變換段，所述第四低阻抗變換段的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第四高阻抗變換段；

所述第一高阻抗變換段、第二高阻抗變換段、第三高阻抗變換段、第四高阻抗變換段的結(jié)構(gòu)均相同；第一低阻抗變換段、第二低阻抗變換段、第三低阻抗變換段、第四低阻抗變換段的結(jié)構(gòu)均相同。

進一步的，相鄰的所述高阻抗變換段與低阻抗變換段的長度之和為四分之一波導波長。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)、本發(fā)明包括設(shè)置在波導分支電橋直通口的輸出臂上的波導高低阻抗變換段，所述波導高低阻抗變換段采用四個高阻抗變換段以及四個低阻抗變換段來實現(xiàn)色散補償，同時完成阻抗匹配，相鄰的所述高阻抗變換段與低阻抗變換段的長度之和為四分之一波導波長，經(jīng)過往返相位疊加，使得反射波與入射波相位相反，幅度抵消，有效地改善了阻抗匹配和端口的駐波，很好的補償了分支電橋本身的相位色散。

2)、本發(fā)明只需要在直通口的輸出臂上進行波導尺寸修改就能夠?qū)崿F(xiàn)色散補償，因此本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，損耗小，端口匹配好，功率容量高等優(yōu)點；利用本相位色散補償裝置，波導分支電橋?qū)崿F(xiàn)了色散補償和阻抗匹配，工作帶寬的兩端相位相差1°左右，同時四端口駐波指標良好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個實施例的波導分支電橋模型；

圖2為圖1波導分支電橋P2與P4兩輸出臂的相位差仿真曲線；

圖3為將圖1的P2輸出臂加上四分之一波導波長的波導段的模型；

圖4為圖3中波導分支電橋P2與P4兩輸出臂的相位差仿真曲線；

圖5為本發(fā)明將波導分支電橋P2輸出臂增加相位色散補償裝置后的模型；

圖6為本發(fā)明的波導高低阻抗變換段的尺寸定義；

圖7為波導分支電橋P2與P4兩輸出臂的相位差仿真曲線；

圖8為圖5波導分支電橋模型四個端口的回波損耗。

圖中的附圖標記含義如下：

11—第一高阻抗變換段 12—第二高阻抗變換段

13—第三高阻抗變換段 14—第四高阻抗變換段

15—第一低阻抗變換段 16—第二低阻抗變換段

17—第三低阻抗變換段 18—第四低阻抗變換段

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，為工作帶寬為9.0～9.6GHz的波導分支電橋模型，波導口長邊尺寸a＝22.86mm，寬邊尺寸b＝10.96mm，該波導分支電橋的四個端口分別如圖1所示，P1為輸入口，P2為直通口，P3為隔離口，P4為耦合口。

如果增加一段波導其寬邊尺寸變大，這段波導的截止頻率變低，一個周期360°相位對應的波導波長比原來長，也可以說同樣的單位長度內(nèi)的相移變小了，稱之相速變慢。波導寬邊加寬的尺寸和這段波導段的長度共同決定了所需移相的度數(shù)。

圖2為圖1所示波導分支電橋直通端口P2與耦合口P4兩輸出臂的相位差仿真曲線，分別為S12和S14，兩根曲線平行，在任何頻點相位相差90°。

圖3為在圖1的分支電橋直通口P2輸出臂加上四分之一波導波長的波導段的模型，因為直通口P2輸出臂比耦合口P4輸出臂相位超前90°，加上四分之一波導波長的波導段能在較窄的工作帶寬里補償90°相位。

圖4為圖3中波導分支電橋直通口P2與耦合口P4兩輸出臂的相位差仿真曲線，分別為S12和S14，兩根曲線在中心頻率相交，工作頻帶內(nèi)相位曲線斜率不一致，這就是色散的表現(xiàn)。在工作帶寬的兩端，也就是9.0GHz和9.6GHz處相位差有7°左右，如果在饋電網(wǎng)絡(luò)中將電橋多級級聯(lián)，色散效應累加，最后引入的相位誤差對幅相精度高的功分網(wǎng)絡(luò)是不允許的。

圖5為本發(fā)明將波導分支電橋直通口P2輸出臂增加相位色散補償裝置后的模型。各端口位置不變，阻抗?jié)u變只改變波導寬邊尺寸，窄邊尺寸保持不變。計算的色散補償段波導長度為39.3mm。

圖1、5、6所示，將相位超前的波導臂寬邊尺寸從a1＝22.86mm增加到a2＝28mm，輸出相位超前的波導臂與另一輸出臂同時增加一段約36mm的波導段，可以補償超前的90°相位，使兩輸出臂相位相等。相位超前輸出臂的36mm的波導段為了實現(xiàn)良好的匹配，通過將第一波導高低阻抗變換段和第二波導高低阻抗變換段作為色散補償波導段。電橋波導口寬邊尺寸a1＝22.86mm，窄邊尺寸b＝10.96mm，高阻抗變換段的寬邊尺寸a2＝28mm，高阻抗變換段的長度c1＝9.85mm，色散補償段即高阻抗變換段與低阻抗變換段的長度c2＝11.3mm，工作帶寬的兩端相位相差1°左右。

一種波導分支電橋的相位色散補償裝置包括設(shè)置在波導分支電橋直通口的輸出臂上的波導高低阻抗變換段10。

所述波導高低阻抗變換段10包括多個高阻抗變換段以及多個低阻抗變換段，所述直通口的輸出臂與低阻抗變換段相連，兩個所述低阻抗變換段之間設(shè)置有一個高阻抗變換段，所述波導高低阻抗變換段10離直通口的輸出臂最遠的一端設(shè)置為高阻抗變換段。

所述高阻抗變換段設(shè)置為四個，分別為第一高阻抗變換段11、第二高阻抗變換段12、第三高阻抗變換段13、第四高阻抗變換段14；所述低阻抗變換段設(shè)置為四個，分別為第一低阻抗變換段15、第二低阻抗變換段16、第三低阻抗變換段17、第四低阻抗變換段18；所述直通口的輸出臂依次與第一高阻抗變換段11、第二高阻抗變換段12、第三高阻抗變換段13、第四高阻抗變換段14、第一低阻抗變換段15、第二低阻抗變換段16、第三低阻抗變換段17、第四低阻抗變換段18相連，所述第四高阻抗變換段14的寬邊尺寸等于波導分支電橋直通口的寬邊尺寸。

所述直通口的輸出臂的兩個長邊向波導寬邊方向垂直延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第一低阻抗變換段15；所述第一低阻抗變換段15的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第一高阻抗變換段11；所述第一高阻抗變換段11的兩個長邊向波導寬邊方向延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第二低阻抗變換段16；所述第二低阻抗變換段16的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第二高阻抗變換段12；所述第二高阻抗變換段12的兩個長邊向波導寬邊方向延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第三低阻抗變換段17；所述第三低阻抗變換段17的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第三高阻抗變換段13，所述第三高阻抗變換段13的兩個長邊向波導寬邊方向延伸相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第四低阻抗變換段18，所述第四低阻抗變換段18的兩個長邊向波導寬邊方向收縮相同的長度后，再向直通口的輸出臂的輸出信號方向延伸相同的長度后形成第四高阻抗變換段14；

所述第一高阻抗變換段11、第二高阻抗變換段12、第三高阻抗變換段13、第四高阻抗變換段14的結(jié)構(gòu)均相同；第一低阻抗變換段15、第二低阻抗變換段16、第三低阻抗變換段17、第四低阻抗變換段18的結(jié)構(gòu)均相同。

相鄰的所述高阻抗變換段與低阻抗變換段的長度之和為四分之一波導波長。

圖7為圖5模型波導分支電橋直通口P2與耦合口P4兩輸出臂的相位差仿真曲線，分別為S12和S14，兩根曲線相交，在工作帶寬兩端相位相差1°左右。

圖8為圖5波導分支電橋模型四個端口的回波損耗，分別為S11，S22，S33，S44，所有曲線幅度均在20dB以下，等效為電壓駐波比在1.2以下。

利用本相位色散補償裝置，波導分支電橋?qū)崿F(xiàn)了色散補償和阻抗匹配，工作帶寬的兩端相位相差1°左右，同時四端口駐波指標良好。