提出了一种改进的宽带平面magic-T结,该结包含微带/槽线过渡。与先前包含微带/槽线过渡的宽带magic-T结相比,该结提供了优越的宽带性能。此外,由于这种连接点在几何上更简单,其性能受制造公差的影响更小,因此改进设计的好处可以以更低的制造成本实现。像这样的结在商业微波通信接收器、雷达和偏振计系统以及工业微波仪器中有潜在的用途。

改进的宽带平面Magic-T结包含独特的微带环结构、微带/槽线过渡和阻抗匹配λ/4传输在线部分。

magic-T结是由h型和e型结组合而成的四端口波导结。E型结之所以如此命名,是因为它包括一个从主波导延伸到与波导中的电场(E)方向相同的结臂。H型结之所以如此命名,是因为它包括一个与主波导中的磁场(H)平行的结臂。一个magic-T结包括两个输入端口(这里分别标记为1和2)和两个输出端口(这里分别标记为E和H)。在理想情况下,(1)magic-T结是无损的,(2)输入信号在H端口相加(即它们相结合),(3)输入信号在E端口相减(即它们相结合)。

先前的结是对现在的结的改进,提供了具有宽带频率响应的同相结合,并具有小的槽线面积以最小化带内损耗。但是端口1和端口2之间的隔离和端口E的回波损耗,表现为窄带频率响应。此外,它的性能对微带和槽线元件的失调很敏感:这种灵敏度归因于有限的四分之一波长(λ/4)传输在线段,用于匹配所有四个端口之间的阻抗,以及在微带/槽线T结处的强寄生耦合,其中4条微带线和一条槽线结合在一起。

本改进的宽带magic-T结(见图)包括一个微带环结构和两个微带到槽线的过渡。其中一个微带/槽线过渡是环和槽线之间的小T结;其他微带/槽线过渡效应耦合在槽线和e端口之间。较小的T结和最小尺寸的槽线终端的使用有助于最小化辐射损失。一个包含多个四分之一波长段的阻抗变换网络被用来增加工作带宽和最小化围绕微带/槽线T结的寄生耦合。结果表明,改进后的结在和差端口处具有更大的带宽和更低的相位不平衡。

在端口1和端口2之间的环的上部,由两个λ/4的传输线段组成,其特性阻抗为Z1在H港会合,作为同相合成器。端口1和端口2下面的环部分由两对λ/4传输线组成,其特征阻抗为Z2Z3.串联并在T形连接处汇合。这些部分用于微带和槽线之间的转换,槽线具有的特性阻抗为Zsl.该槽线两端以阶梯式圆环端接,以提供宽带虚拟开路电路。最后,通过微带-槽线过渡将槽线输出转换为E端口的微带输出。

该结的一个实验版本,在10 GHz的额定频率下进行了优化,并进行了测试。实验结果表明,该结在6.6 ~ 13.6 GHz(定义为衰减1 dB)的频段内工作,插入损耗小于0.6 dB,相位不平衡小于1°,振幅不平衡小于0.25 dB。

这项工作是由Kongpop U-yen、Edward J Wollack和Goddard Space Flight Center的Terence Doiron完成的。

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本文首次发表于2008年9月号NASA技金宝搏官网术简介杂志。

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