本發(fā)明涉及一種緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭。具體地說(shuō)，是涉及由變化寬度和高度的傳輸線段和金屬體加載構(gòu)成的同相位緊湊型矩形波導(dǎo)或脊波導(dǎo)180度彎波導(dǎo)。
背景技術(shù)：
傳輸線的全帶寬匹配彎曲是現(xiàn)代微波通信和軍事電子系統(tǒng)中常常遇到的問(wèn)題。最常見(jiàn)的有90度和180度彎頭。傳統(tǒng)的180度傳輸線彎頭采用傳輸線的大曲率半徑光滑連續(xù)的彎曲來(lái)實(shí)現(xiàn)，體積比較大。在許多情況，比如折疊傳輸線時(shí)間延遲線和周期性的慢波結(jié)構(gòu)中，多個(gè)上述彎頭的使用，體積太大的問(wèn)題更加突出。另一方面，傳統(tǒng)的180度E面波導(dǎo)彎頭會(huì)帶來(lái)180度相位的形狀附加相差。與電磁波通過(guò)一定傳輸線產(chǎn)生的相差不同，這種形狀附加相差是由于傳輸線的反向引起的。其特征在于該附加相差與彎頭的外形尺寸大小無(wú)關(guān)，而是由于彎頭的輸入端和輸出端的法線方向相反造成。在折疊波導(dǎo)行波放大器中，上述形狀附加相差導(dǎo)致該類(lèi)器件的相對(duì)工作帶寬明顯小于所對(duì)應(yīng)的矩形波導(dǎo)的全部工作帶寬。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭，包括兩根傳輸線，每根傳輸線一端短路，另一端設(shè)置有傳輸線端口。兩根傳輸線之間設(shè)置有至少一個(gè)連通所述兩根傳輸線的耦合孔。所述每根傳輸線還包括至少一段匹配傳輸線段。兩根傳輸線上的兩個(gè)所述傳輸線端口的法線方向可以為反向、垂直或其它任意關(guān)系。 但以反向和垂直為最常見(jiàn)。兩根傳輸線上的兩個(gè)所述傳輸線端口的信號(hào)傳輸方向相反。
為了改善該彎頭在寬頻段內(nèi)的匹配特性，所述至少一段匹配傳輸線段的最大高度與其它匹配傳輸線段或傳輸線端口的最大高度不同，即所述至少一段匹配傳輸線段的最大高度小于或大于其它匹配傳輸線段或傳輸線端口的最大高度。
也可以讓所述至少一段匹配傳輸線段的最大寬度與其它匹配傳輸線段或傳輸線端口的最大寬度不同，即所述至少一段匹配傳輸線段的最大寬度小于或大于其它匹配傳輸線段或傳輸線端口的最大寬度。
進(jìn)一步的，在至少一段匹配傳輸線段中設(shè)置有至少一個(gè)金屬體；該金屬體只在所在的所述匹配傳輸線段的底部或側(cè)部與該匹配傳輸線段的內(nèi)表面連接。
為了改善該彎頭在寬頻段內(nèi)的匹配特性，可以增加耦合孔的數(shù)目：所述兩根傳輸線之間設(shè)置有至少兩個(gè)連通所述兩根傳輸線的耦合孔；所有的耦合孔沿Z方向一字排列設(shè)置；相鄰的所述耦合孔的最大高度至少相差5%，Z方向?yàn)閭鬏斁€端口指向匹配傳輸線段的方向。
較佳的設(shè)計(jì)，相鄰的所述耦合孔之間沿Z方向連通。并且所述耦合孔設(shè)置在所述緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的上方，所述耦合孔的最大高度小于與該耦合孔相連的所有匹配傳輸線段的最大高度的最大值。
2個(gè)傳輸線端口分別為第一傳輸線端口和第二傳輸線端口，第一傳輸線端口和第二傳輸線端口的最大寬度均大于其最大高度。
或者，2個(gè)傳輸線端口分別為第一傳輸線端口和第二傳輸線端口，第一傳輸線端口和第二傳輸線端口的最大高度均大于其最大寬度。
所述傳輸線端口為矩形波導(dǎo)或脊波導(dǎo)，以矩形波導(dǎo)時(shí)，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。對(duì)于結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的所述緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的傳輸線端口也可以為脊波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、同軸線等。
上述措施可以大大縮小該緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的尺寸。對(duì)于全帶寬的所述緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭， 其最大寬度小于該緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的兩個(gè)傳輸線端口處的最大寬度的1.2倍。即兩個(gè)傳輸線端口組合構(gòu)成傳輸線端口組，所述緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的最大寬度小于傳輸線端口組的最大寬度的1.2倍。
較特殊的設(shè)計(jì)，該緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的形狀附加相位為零：在所述至少一個(gè)耦合孔的幾何中心附近，分別位于兩根傳輸線中的兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度幅值最大處的電場(chǎng)矢量在X方向上的分量指向同一方向。相比之下，傳統(tǒng)的E面波導(dǎo)180度彎頭，上述形狀附加相位為180度。即在所述至少一個(gè)耦合孔的幾何中心附近，分別位于兩根傳輸線中的兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度幅值最大處的電場(chǎng)矢量在X方向上的分量指向同一方向。即傳輸線端口分為輸入傳輸線端口和輸出傳輸線端口，輸入傳輸線端口和輸出傳輸線端口中的電場(chǎng)方向在微波截止時(shí)，方向相同。
較佳的設(shè)計(jì)：緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的所有部分相對(duì)于YZ平面成鏡像對(duì)稱； 所述緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的所有部分包括兩個(gè)傳輸線端口、所有耦合孔和所有匹配傳輸線段。
為了便于集成，將多個(gè)該緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭連接構(gòu)成折疊傳輸線，我們將該緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭平面化：緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的所有部分的上表面齊平； 所述緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭的所有部分包括兩個(gè)傳輸線端口，所有耦合孔和所有匹配傳輸線段。這時(shí)，所有的緊湊型準(zhǔn)平面反向彎頭及其鏈接傳輸線都可以安排在一個(gè)金屬板上，通過(guò)普通的數(shù)控銑床一次性加工完成，也可以采用開(kāi)模鑄造技術(shù)，進(jìn)一步降低其制造成本。
本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊的傳輸線反向彎頭。采用突變結(jié)構(gòu)的傳輸線和金屬體加載實(shí)現(xiàn)良好匹配和較寬的工作帶寬, 特別是克服傳統(tǒng)傳輸線彎頭存在的180度的形狀附加相差。
