CN114361753A

CN114361753A - 一种用于太赫兹通信的波导功分器

Info

Publication number: CN114361753A
Application number: CN202111533338.XA
Authority: CN
Inventors: 刘程鹏; 臧锐; 张亮
Original assignee: Shengweilun Shenzhen Communication Technology Co ltd
Current assignee: Shengweilun Shenzhen Communication Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-04-15

Abstract

本发明提供一种用于太赫兹通信的波导功分器，所述波导功分器的工作频段是150GHz~220GHz，包括T型金属波导及隔离膜片，所述隔离膜片设置在T型金属波导中部，所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板和氮化钽电阻材料组成，所述氮化钽电阻材料覆盖在损耗段部分，所述隔离膜片的中心位于T型金属波导的中心，所述微带线由微带线探针段‑微带线高阻抗段‑微带线传输段‑微带线损耗段四部分组合成。本发明提出的太赫兹频段波导功分器，结构简单，便于加工，具有良好的隔离和回波损耗。

Description

一种用于太赫兹通信的波导功分器

技术领域

本发明涉及太赫兹通信技术领域，尤其是一种用于150~220GHz频段范围的太赫兹通信的波导功分器。

背景技术

在太赫兹通信技术领域中，功率合成技术是实现大功率输出的重要手段，其中，功分器是实现功率合成的关键微波无源器件，目前，现有的功分器主要有波导功分器和微带功分器，微带功分器的损耗大，功率容量小，随着***工作频率和功率的提高，微带功分器很难满足***的要求，因此，波导功分器具有重要的研究价值，太赫兹通信与微波通信相比，其具有带宽大、信息传输容量高、载波频率高、能够有效穿透等离子体鞘套、波长短、易于实现小型化等优点，太赫兹通信具有良好的优点，目前，应用在太赫兹频段功分器的研究较少。

中国专利申请号2018101435070揭示了一种太赫兹波导功分器，其采用两个介质基片覆盖的平面波导金属带G线通过U形弯曲端点向介质基片平面两侧对称延伸为两个太赫兹波输出端口，薄膜电阻连接在U形开口之间，隔离U形开口之间二分路功分输出的太赫兹射频信号，形成太赫兹二功分器。该专利申请的技术方案仍然无法有效解决150~220GHz频段范围要求功分器宽带宽，良好的隔离和回波损耗小的问题。

因此，有必要开发针对150~220GHz频段范围的功分器，解决上述技术不足。

发明内容

本发明提供一种用于太赫兹通信的波导功分器，技术方案如下：

一种用于太赫兹通信的波导功分器，包括T型金属波导及隔离膜片，所述隔离膜片设置在T型金属波导中部。

进一步的，所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板和氮化钽电阻材料组成。

进一步的，所述氮化钽电阻材料覆盖在损耗段部分。

进一步的，所述石英介质板的介电常数为4.43，氮化钽电阻材料的介电常数为1。

进一步的，所述隔离膜片的中心位于T型金属波导的中心。

进一步的，所述微带线由微带线探针段-微带线高阻抗段-微带线传输段-微带线损耗段四部分组合成。

进一步的，所述波导功分器的输入波导和输出波导均为矩形波导。

进一步的，所述T型金属波导为E面波导。

进一步的，所述波导功分器的工作频段是150GHz~220GHz。

本发明提出的太赫兹频段波导功分器，结构简单，便于加工，具有良好的隔离和回波损耗。

附图说明

图1是本发明实施例的波导功分器结构俯视图。

图2是本发明实施例的波导功分器结构正视图。

图3是本发明实施例的隔离膜片结构俯视图。

图4是本发明实施例的隔离膜片结构正视图。

图5是本发明实施例的输入回波损耗S11仿真结果图。

图6是本发明实施例的输出回波损耗S22与S33仿真结果图。

图7是本发明实施例的输出隔离度S23仿真结果图。

图8是本发明实施例的S21与S31幅度仿真结果图。

图9是本发明实施例的S21与S31相位仿真结果图。

图示标号说明：T型金属波导1，微带线探针段2，微带线高阻抗段3，微带线传输段4，微带线损耗段5，氮化钽电阻材料6，石英介质板7。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种工作频段在150~220GHz的波导功分器，为了扩展波导功分器的工作带宽，在输出波导口，采用切比雪夫变换来实现输出波导的阻抗过度，同时，为了改善输出端口的隔离度和回波损耗，在波导T型结构中间***了一个隔离膜片，该波导功分器具有宽带宽，良好的隔离和回波损耗。

请参考图1是本发明实施例的波导功分器结构俯视图及图2本发明实施例的波导功分器结构正视图，本发明的波导功分器包括一个T型金属波导1和隔离膜片，所述T型金属波导1为E面波导，所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板7和氮化钽电阻材料6组成，隔离膜片设置在T型金属波导1中部，其中，微带线由微带线探针段2-微带线高阻抗段3-微带线传输段4-微带线损耗段5总计四个部分组合而成，氮化钽电阻材料6覆盖在微带线损耗段5表面，为了扩展波导功分器的工作带宽，在输出波导口处采用切比雪夫变换实现输出波导的阻抗过渡，特别的，石英介质板7的介电常数为4.43，氮化钽电阻材料的介电常数为1，输入波导口和输出波导口尺寸一样，所述波导功分器的输入波导和输出波导均为矩形波导。

进一步参考图3本发明实施例的隔离膜片结构俯视图及图4隔离膜片结构正视图，所述波导功分器的尺寸参数如图3所示，其中T型金属波导1的高度a=1.26mm，T型金属波导1的宽度b=0.63mm，L=1.38mm，L1=0.18mm，L2=0.6mm，L3=0.6mm，L4=0.6mm，b1=0.256mm，b2=0.376mm，b3=0.527mm，b4=0.63mm，隔离膜片腔体的宽度mw1=0.3mm，隔离膜片腔体的高度mL1=2mm，石英介质板宽度mw2=0.28mm，石英介质板的高度mL2=0.221mm，mw3=0.17mm，mL3=0.218mm，mw4=0.05mm，mL4=0.04mm，mw5=0.1452mm，mL5=0.2177mm，氮化钽电阻材料的宽度mw6=0.1452mm，氮化钽电阻材料的高度mL6=0.2148mm，mw7=0.092mm， mL7=0.2194mm，mw8=0.0602mm，mL8=0.2243mm，mw9=0.0489mm，mL9=0.2256mm，mw10=mw6=0.1452mm，氮化钽电阻材料的长度mL10=1.185mm，隔离膜片腔体的高度mh1=0.1625mm，石英介质板厚度mh2=0.065mm，氮化钽电阻材料的厚度mh6=0.01mm。

请参考图5本发明实施例的输入回波损耗S11仿真结果图、图6本发明实施例的输出回波损耗S22与S33仿真结果图、图7本发明实施例的输出隔离度S23仿真结果图及图8本发明实施例的S21与S31仿真结果图，图5至图9给出了本发明的波导功分器的仿真结果，图5给出了波导功分器输入端口的回波损耗S11仿真结果图，从图5中可以得知，在150GHz~220GHz范围内，回波损耗大于18dB，图6给出了输出回波损耗S22与S33仿真结果图，从图6中可以发现，S22和S33比较接近，在150GHz~172GHz范围内，输出回波损耗大于16dB，在172GHz ~220GHz范围内，输出回波损耗大于20dB；图7给出了输出隔离度S23仿真结果图，从图7中可以知道，在150 GHz ~220GHz范围内，隔离度大于17.1dB；从图 8的S21与S31仿真结果图中可知，本发明的波导功分器具有良好的幅度一致性；图9是本发明实施例的另一S21与S31的相位仿真结果图，特别需要指出，图9中的S21与S31波形图完全重合，因此只显示一条波形，仿真结果表明，本发明的波导功分器具有良好的相位一致性。

Claims

1.一种用于太赫兹通信的波导功分器，其特征在于，包括T型金属波导及隔离膜片，所述隔离膜片设置在T型金属波导中部。

2.如权利要求1所述的波导功分器，其特征在于，所述隔离膜片由刻蚀有微带线的石英介质板和氮化钽电阻材料组成。

3.如权利要求2所述的波导功分器，其特征在于，所述氮化钽电阻材料覆盖在损耗段部分。

4.如权利要求2所述的波导功分器，其特征在于，所述石英介质板的介电常数为4.43，氮化钽电阻材料的介电常数为1。

5.如权利要求1所述的波导功分器，其特征在于，所述隔离膜片的中心位于T型金属波导的中心。

6.如权利要求1所述的波导功分器，其特征在于，所述微带线由微带线探针段-微带线高阻抗段-微带线传输段-微带线损耗段四部分组合成。

7.如权利要求1所述的波导功分器，其特征在于，所述波导功分器的输入波导和输出波导均为矩形波导。

8.如权利要求1所述的波导功分器，其特征在于，所述T型金属波导为E面波导。

9.如权利要求1所述的波导功分器，其特征在于，所述波导功分器的工作频段是150GHz~220GHz。