一种级联宽带液体衰减器的制作方法

1.本实用新型涉及微波技术领域，尤其涉及一种级联宽带液体衰减器。


背景技术：

2.在现代数字电视无线发射设备中，需要对输出信号的能量和信息参数进行规定的精度测量，而测量的主要特点是大功率动态范围，功率衰减器的工作原理是将微波能量转化为热能并释放出来。为了使微波衰减器的热量充分、快速地辐射，通常采用具有高散热效率的电阻性衰减材料来设计，这种类型衰减器散热路径会受到一定限制，且电阻衰减材料的成本相对较高，不易获取。为了提高散热效率，同时保持较高的衰减，可以在传统衰减器的设计中引入液体材料。
3.近年来，水以其流动性、透明性、强吸收性和可重构性等独特特性被广泛应用于微波器件领域，如液体天线、液体负载，液体滤波器以及超材料等。以往的研究主要集中在水的可重构性和高介电常数特性上，在设计过程中尽量避免或降低水的电磁损耗。然而，在设计衰减器时，水的电磁损耗是一个很大的优势，同时其流动性可以提高水负载的承受功率。但是现有技术中采用水的液体衰减器，普遍存在着衰减较小、结构复杂的问题，因此需要设计一种结构紧凑、衰减大的滤波器。


技术实现要素：

4.为解决现有的技术问题，本实用新型提供了一种级联宽带液体衰减器。
5.本实用新型具体内容如下：一种级联宽带液体衰减器，包括接地板、液体负载、渐变传输线、平行平板传输线、馈电端口、容器、进水口、出水口；
6.馈电端口设置接地板的两端，馈电端口还通过平行平板传输线连接渐变传输线，进水口设置在接地板的底部，出水口设置在容器的上部，
7.渐变传输线、平行平板传输线以及容器形成封闭空间，封闭空间内设有液体负载，液体负载包括第一液体电阻、第二液体电阻和第三液体电阻，第一液体电阻为六面体形状，第二液体电阻为五棱柱体形状、第三液体电阻为四棱柱体形状，液体负载从左侧起依次包括第一液体电阻、第二液体电阻、第三液体电阻、第二液体电阻、第三液体电阻、第二液体电阻、第一液体电阻，液体负载为对称结构，位于两端的第一液体电阻分别连接渐变传输线。
8.进一步的，所述第一液体电阻的前视图和后视图是两个相等的梯形；所述第一液体电阻与渐变传输线相接触的侧面呈现等腰三角形，与第二液体电阻相接触的侧面视为长方形；所述第二液体电阻的顶部和底部为五边形；所述第二液体电阻与接地板相接触呈现正方形；所述第三液体电阻的顶部和底部是等腰梯形，其余四个面为长方形。
9.进一步的，渐变传输线和平行平板传输线均包括正极板和负极板，两者的负极板构成接地板的一部分，分别设置在接地板的两边。
10.进一步的，第一液体电阻的阻值为26ω，第二液体电阻阻值为35ω，第三液体电阻阻值为52ω。
11.进一步的，第一液体电阻与渐变传输线相接触形成的等腰三角形底边长14mm，腰长77.3mm，与第二液体电阻相接触的长方形长为34.7mm，宽为14mm；所述构成第一液体电阻的梯形上底和下底分别为19.4mm和82mm，两侧腰长分别为34.7mm和77.3mm。
12.进一步的，所述第二液体电阻的顶部和底部的五边形边长分别为34.7mm、34.7mm、8.5mm、14mm和8.5mm，与接地板相接触形成的正方形边长为14mm。
13.进一步的，第三液体电阻顶部和底部的等腰梯形上底为32.6mm，下底为46.6mm，腰长为34.7mm。
14.进一步的，馈电端口处采用长方体金属块与接地板相连，且在长方体金属块侧面开凿圆柱槽，侧面直径为4.1mm，长为7mm，接地板长330mm，宽116mm，衰减器整体尺寸为330
×
120
×
50mm3。
15.进一步的，渐变传输线线长为69.3mm，最大截面宽为116mm，高为42.5mm，最小截面宽为43.7mm，高为8.8mm，其渐变角度为23度；平行平板传输线线长为21mm，其截面宽为42.5mm，高为8.8mm，截面阻抗为50ω；容器的壁厚为2mm，其总体尺寸长为290mm，宽为120mm，高为50mm。
16.本实用新型采用级联的t型电阻衰减电路，起结构紧凑，能够实现较大的衰减，同时采用的液体负载的设计能够通过液体循环进行散热，从而延长衰减器的使用寿命。
附图说明
17.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。
18.图1为本实用新型的级联宽带液体衰减器的立体结构图；
19.图2为本实用新型的接地板的平面示意图；
20.图3为本实用新型的液体负载的结构示意图；
21.图4为本实用新型的容器的示意图；
22.图5为本实用新型的级联宽带液体衰减器的s
11
曲线仿真图。
23.图6是本实用新型的级联宽带液体衰减器的s
21
曲线仿真图。
具体实施方式
24.如图1所示，本实施例公开了一种级联宽带液体衰减器，采用多级t型电阻衰减网络，包括接地板1、液体负载(第一液体电阻2、第二液体电阻3、第三液体电阻4)、渐变传输线5、平行平板传输线6、馈电端口7、容器8、进水口9、出水口10。
25.其中，如图2所示，接地板1整体呈平板形状，由渐变传输线、平行平板传输线的负极板以及中间部分组成，其平面图中中间部分呈矩形，矩形的两端为等腰梯形，两端的梯形的外侧部分呈矩形，最终形成中间宽两头窄的形状。本实施例中，接地板1的总体长330mm，宽116mm，在接地板中心位置开凿一个圆柱槽，与进水口相通。
26.衰减器馈电部分通过同轴探针连接平行平板传输线实现，接地板1的左右两端分别连接馈电端口7，馈电端口7与平行平板传输线6的正负极板分别相连，馈电端口整体为长方体金属块，在其侧面开凿一个圆柱槽，该圆柱槽直径为4.1mm，长为7mm，用于固定同轴探针。
27.渐变传输线5和平行平板传输线6都是由正极板和负极板构成。平行平板传输线6
还作为连接馈电端口7和渐变传输线5之间的过渡结构，其线长为21mm，其截面宽为42.5mm，高为8.8mm，截面阻抗为50ω，便于与同轴探针相连接。渐变传输线5线长为69.3mm，最大截面宽为116mm，高为42.5mm，最小截面宽为43.7mm，高为8.8mm，其渐变角度为23度，有利于实现渐变传输线与级联t型电阻衰减网络之间的阻抗匹配。本实施例中，接地板1，传输线的正负极板均采用厚度为2mm的金属板切割而成，衰减器整体尺寸为330
×
120
×
50mm3(长
×
宽
×
高)。
28.如图3所示，多级t型电阻衰减网络是由三个单级t型电阻衰减网络级联而成。容器8为透明不规则形状容器，渐变传输线5，平行平板传输线6以及容器8构成一个封闭空间。在两个渐变传输线5的顶部及容器8的对应位置均设有出水口10，出水口10连接该封闭空间，当从进水口9向封闭空间注入液体后，多余的液体从出水口10流出，封闭空间内注入液体形成连通的液体负载，七个液体负载相连接形成多级t型电阻衰减网络。
29.第一液体电阻2的前视图和后视图是两个相等的梯形；第一液体电阻2与渐变传输线相接触的侧面呈现等腰三角形，与第二液体电阻3相接触的侧面视为长方形；从液体衰减器左侧起第一个第二液体电阻3连接第一液体电阻2和第三液体电阻4，第二个第二液体电阻3连接两个对称的第三液体电阻4，第三个第二液体电阻3连接第三液体电阻4和第一液体电阻2；第二液体电阻3的顶部和底部为五边形；第二液体电阻3与接地板1相接触呈现正方形；第三液体电阻4的顶部和底部是等腰梯形，其余四个面为长方形。
30.第一液体电阻2与渐变传输线5相接触形成的等腰三角形底边长14mm，腰长77.3mm，与第二液体电阻3相接触的长方形长为34.7mm，宽为14mm；构成第一液体电阻2的梯形上底和下底分别为19.4mm和82mm，两侧腰长分别为34.7mm和77.3mm；第二液体电阻3的顶部和底部的五边形边长分别为34.7mm，34.7mm，8.5mm，14mm，8.5mm；第二液体电阻3与接地板1相接触形成的正方形边长为14mm；第三液体电阻4顶部和底部的等腰梯形上底为32.6mm，下底为46.6mm，腰长为34.7mm。
31.本实施例中，每个单级衰减网络具有10db的衰减，相应的第一液体电阻2阻值为26ω，第二液体电阻3阻值为35ω，第三液体电阻4阻值为52ω。本发明负载是由电导率为3.53s/m的盐水制备而成，将第一液体电阻2设计成渐变结构，使得阻抗在渐变传输线5内逐渐变化，从而降低端口反射。
32.如图4所示，容器8的材质为透明树脂，介电常数约为3，容器壁厚一般为2mm，其总体尺寸长为290mm，宽为120mm，高为50mm，在其侧面和底部开凿圆柱槽，用于液体循环。
33.下面结合仿真对本发明的应用效果作详细的描述。
34.图5给出了本发明仿真的s
11
与频率关系图。可以看出，本发明在dc-2ghz频段内，衰减器的s
11
典型值小于-10db，说明传输线与级联t型电阻衰减网络匹配性能良好。
35.图6给出了本发明仿真的s
21
与频率关系图。可以看出，本发明在dc-2ghz频段内衰减量(s21)为30db，工作频率范围内s
21
具有良好的平坦度。
36.本技术的级联宽带液体衰减器基于t型衰减网络，并且采用级联方式和液体负载实现了30db的衰减，其工作频率为dc-2ghz，衰减值在工作频带内波动不大于3.8db。将液体负载运用于衰减器的设计中，具有低成本，易获取等特点，可充分利用水的流动性进行循环散热，延长衰减器使用寿命。与传统波导衰减器相比，本技术不受截止频率限制，工作频率可从直流开始，此外采用级联方式，使得液体负载的尺寸得到了减少。因此本技术的衰减器
具有结构紧凑、衰减大、散热性能好、频带宽等特点，在大功率微波测量中具有良好的应用前景。
37.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。