本发明涉及一种紧凑型准平面反向弯头。具体地说，是涉及由变化宽度和高度的传输线段和金属体加载构成的同相位紧凑型矩形波导或脊波导180度弯波导。
背景技术：
传输线的全带宽匹配弯曲是现代微波通信和军事电子系统中常常遇到的问题。最常见的有90度和180度弯头。传统的180度传输线弯头采用传输线的大曲率半径光滑连续的弯曲来实现，体积比较大。在许多情况，比如折叠传输线时间延迟线和周期性的慢波结构中，多个上述弯头的使用，体积太大的问题更加突出。另一方面，传统的180度E面波导弯头会带来180度相位的形状附加相差。与电磁波通过一定传输线产生的相差不同，这种形状附加相差是由于传输线的反向引起的。其特征在于该附加相差与弯头的外形尺寸大小无关，而是由于弯头的输入端和输出端的法线方向相反造成。在折叠波导行波放大器中，上述形状附加相差导致该类器件的相对工作带宽明显小于所对应的矩形波导的全部工作带宽。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种紧凑型准平面反向弯头。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种紧凑型准平面反向弯头，包括两根传输线，每根传输线一端短路，另一端设置有传输线端口。两根传输线之间设置有至少一个连通所述两根传输线的耦合孔。所述每根传输线还包括至少一段匹配传输线段。两根传输线上的两个所述传输线端口的法线方向可以为反向、垂直或其它任意关系。 但以反向和垂直为最常见。两根传输线上的两个所述传输线端口的信号传输方向相反。
为了改善该弯头在宽频段内的匹配特性，所述至少一段匹配传输线段的最大高度与其它匹配传输线段或传输线端口的最大高度不同，即所述至少一段匹配传输线段的最大高度小于或大于其它匹配传输线段或传输线端口的最大高度。
也可以让所述至少一段匹配传输线段的最大宽度与其它匹配传输线段或传输线端口的最大宽度不同，即所述至少一段匹配传输线段的最大宽度小于或大于其它匹配传输线段或传输线端口的最大宽度。
进一步的，在至少一段匹配传输线段中设置有至少一个金属体；该金属体只在所在的所述匹配传输线段的底部或侧部与该匹配传输线段的内表面连接。
为了改善该弯头在宽频段内的匹配特性，可以增加耦合孔的数目：所述两根传输线之间设置有至少两个连通所述两根传输线的耦合孔；所有的耦合孔沿Z方向一字排列设置；相邻的所述耦合孔的最大高度至少相差5%，Z方向为传输线端口指向匹配传输线段的方向。
较佳的设计，相邻的所述耦合孔之间沿Z方向连通。并且所述耦合孔设置在所述紧凑型准平面反向弯头的上方，所述耦合孔的最大高度小于与该耦合孔相连的所有匹配传输线段的最大高度的最大值。
2个传输线端口分别为第一传输线端口和第二传输线端口，第一传输线端口和第二传输线端口的最大宽度均大于其最大高度。
或者，2个传输线端口分别为第一传输线端口和第二传输线端口，第一传输线端口和第二传输线端口的最大高度均大于其最大宽度。
所述传输线端口为矩形波导或脊波导，以矩形波导时，结构更简单。对于结构更复杂的所述紧凑型准平面反向弯头的传输线端口也可以为脊波导、圆波导、同轴线等。
上述措施可以大大缩小该紧凑型准平面反向弯头的尺寸。对于全带宽的所述紧凑型准平面反向弯头， 其最大宽度小于该紧凑型准平面反向弯头的两个传输线端口处的最大宽度的1.2倍。即两个传输线端口组合构成传输线端口组，所述紧凑型准平面反向弯头的最大宽度小于传输线端口组的最大宽度的1.2倍。
较特殊的设计，该紧凑型准平面反向弯头的形状附加相位为零：在所述至少一个耦合孔的几何中心附近，分别位于两根传输线中的两个电场强度幅值最大处的电场矢量在X方向上的分量指向同一方向。相比之下，传统的E面波导180度弯头，上述形状附加相位为180度。即在所述至少一个耦合孔的几何中心附近，分别位于两根传输线中的两个电场强度幅值最大处的电场矢量在X方向上的分量指向同一方向。即传输线端口分为输入传输线端口和输出传输线端口，输入传输线端口和输出传输线端口中的电场方向在微波截止时，方向相同。
较佳的设计：紧凑型准平面反向弯头的所有部分相对于YZ平面成镜像对称； 所述紧凑型准平面反向弯头的所有部分包括两个传输线端口、所有耦合孔和所有匹配传输线段。
为了便于集成，将多个该紧凑型准平面反向弯头连接构成折叠传输线，我们将该紧凑型准平面反向弯头平面化：紧凑型准平面反向弯头的所有部分的上表面齐平； 所述紧凑型准平面反向弯头的所有部分包括两个传输线端口，所有耦合孔和所有匹配传输线段。这时，所有的紧凑型准平面反向弯头及其链接传输线都可以安排在一个金属板上，通过普通的数控铣床一次性加工完成，也可以采用开模铸造技术，进一步降低其制造成本。
本发明提供了一种结构紧凑的传输线反向弯头。采用突变结构的传输线和金属体加载实现良好匹配和较宽的工作带宽, 特别是克服传统传输线弯头存在的180度的形状附加相差。
附图说明
图1为本发明和实施实例1的俯视示意图
图2为实施实例2的俯视示意图
附图中标号对应名称：1-传输线端口， 2-匹配传输线段，21-金属体，3-耦合孔。
本说明书中部分名词（参见图1~2）规定如下：
水平方向，也就是位于水平面内的方向，即位于XZ平面内的方向 。
垂直方向，或者上方，即Y轴方向，也就是与水平面垂直向上的方向，
任意三维结构的最大宽度，指该三维结构中任意两点的连线在X方向投影的长度的最大值。
该紧凑型准平面反向弯头的两个传输线端口1处的最大宽度，指分别位于两个传输线端口1上的两个点的连线在X方向投影长度的最大值。
任意三维结构的最大高度，指该三维结构中任意两点的连线在Y方向投影的长度的最大值。
左方向，指X方向。
右方向，指-X方向。
具体实施方式
实施实例1
如图1所示。
一种紧凑型准平面反向弯头，包括两根传输线，每根传输线一端短路，另一端设置有传输线端口1。两根传输线之间设置有二个连通所述两根传输线的耦合孔3。所述每根传输线还包括六段匹配传输线段2。两根传输线上的两个所述传输线端口1的法线方向为反向关系。
每根传输线上有六段匹配传输线段2的最大高度与该根传输线上的其它匹配传输线段2的最大高度不同（俯视图中未示出）。
同时，每根传输线上有六段匹配传输线段2的最大宽度与该根传输线上的其它匹配传输线段2的最大宽度不同。
进一步的，在每根传输线上有三段匹配传输线段2中设置有一个金属体21；该金属体21只在所在的所述匹配传输线段2的底部与该匹配传输线段2的内表面连接。
所述两根传输线之间设置有两个连通所述两根传输线的耦合孔3。所有的所述耦合孔3沿Z方向设置；相邻的两个所述耦合孔3的最大高度相差大于5%（俯视图中未示出）。
相邻的两个所述耦合孔3之间沿Z方向连通。并且所述耦合孔3都设置在所述紧凑型准平面反向弯头的上方。
该弯头在传输线端口1的宽边上弯曲，也就是在其H面内弯曲：传输线端口1的最大宽度大于传输线端口1的最大高度。
所述传输线端口1为矩形波导。
该紧凑型准平面反向弯头可以工作到所述矩形波导的全带宽， 而且非常紧凑：整个弯头的最大宽度小于该紧凑型准平面反向弯头的两个传输线端口1处的最大宽度的1.2倍。
该紧凑型准平面反向弯头的所有部分相对于YZ平面成镜像对称； 所述紧凑型准平面反向弯头的所有部分包括两个传输线端口1，所有耦合孔3和所有匹配传输线段2。
该紧凑型准平面反向弯头的所有部分的上表面齐平； 所述紧凑型准平面反向弯头的所有部分包括两个传输线端口1，所有耦合孔3和所有匹配传输线段2。
实施实例2
如图2所示。
与实施实例1相比，不同之处仅在于，
每根传输线上有三段匹配传输线段2的最大高度与该根传输线上的其它匹配传输线段2的最大高度不同（俯视图中未示出）。
同时，每根传输线上有三段匹配传输线段2的最大宽度与该根传输线上的其它匹配传输线段2的最大宽度不同。
在每根传输线上有1段匹配传输线段2中设置有一个金属体21；该金属体21只在所在的所述匹配传输线段2的底部与该匹配传输线段2的内表面连接。
传输线端口1的最大高度大于传输线端口1的最大宽度。所以，该弯头在传输线端口1的窄边上弯曲， 也就是在其E面内弯曲。
每一节匹配传输线段都为矩形波导段。
以上给出了两种本发明的实施实例。实际的实现方式远比这里列举的更丰富。该紧凑型准平面反向弯头一般采用数控铣床加工完成。 为了便于实现该紧凑型准平面反向弯头，其某些部分的内部棱角需要倒角处理。 这种倒角必须纳入该弯头的建模计算中。每一种实现方式的具体设计都需要根据微波传输线理论、模式匹配理论等具体计算。 也可以利用通用的三维商用软件建模计算。
本发明的一种紧凑型准平面反向弯头具有结构简单紧凑、可以实现全带宽、加工调试成本低的传输线弯头。特别是其准平面可集成结构特点，使这些器件和由此构成的组件都可以分为底座和盖板，分别采用普通数控铣床一次性加工完成，也可以采用开模铸造工艺完成，很好地保证了器件和组件的加工精度并大大降低加工成本。该类器件可以构成延迟线、周期性慢波结构等，广泛用于雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。
技术特征：
1.紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，包括两根传输线，每根传输线一端短路，另一端设置有传输线端口（1）;两根传输线之间设置有至少一个连通所述两根传输线的耦合孔（3）；所述每根传输线还包括至少一段匹配传输线段（2）；所述紧凑型准平面反向弯头的所有部分的上表面齐平；所述紧凑型准平面反向弯头的所有部分包括两个传输线端口（1），所有耦合孔（3）和所有匹配传输线段（2）。
2.根据权利要求1所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，在至少一段匹配传输线段（2）中设置有至少一个金属体（21）；该金属体（21）只在所在的所述匹配传输线段（2）的底部或侧部与该匹配传输线段（2）的内表面连接。
3.根据权利要求1所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，所述两根传输线之间设置有至少两个连通所述两根传输线的耦合孔（3）；所有的耦合孔（3）沿Z方向一字排列设置；相邻的所述耦合孔（3）的最大高度至少相差5%，Z方向为传输线端口（1）指向匹配传输线段（2）的方向。
4.根据权利要求1所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，所述耦合孔（3）的最大高度小于与该耦合孔（3）相连的所有匹配传输线段（2）的最大高度的最大值。
5.根据权利要求1所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，2个传输线端口（1）分别为第一传输线端口和第二传输线端口，第一传输线端口和第二传输线端口的最大宽度均大于其最大高度。
6.根据权利要求1所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，2个传输线端口（1）分别为第一传输线端口和第二传输线端口，第一传输线端口和第二传输线端口的最大高度均大于其最大宽度。
7.根据权利要求1所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，两个传输线端口（1）组合构成传输线端口组，所述紧凑型准平面反向弯头的最大宽度小于传输线端口组的最大宽度的1.2倍。
8.根据权利要求1所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，在所述至少一个耦合孔（3）的几何中心附近，分别位于两根传输线中的两个电场强度幅值最大处的电场矢量在X方向上的分量指向同一方向。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的紧凑型准平面反向弯头，其特征在于，紧凑型准平面反向弯头的所有部分相对于YZ平面成镜像对称； 所述紧凑型准平面反向弯头的所有部分包括两个传输线端口（1），所有耦合孔3和所有匹配传输线段（2）。
技术总结
本发明公布了一种紧凑型准平面反向弯头，包括两根传输线。每根传输线一端短路，另一端设置有传输线端口。两根传输线之间设置有至少一个连通所述两根传输线的耦合孔。所述每根传输线还包括至少一段匹配传输线段。两根传输线上的两个所述传输线端口的法线方向可以为反向、垂直或其它任意关系。本发明简单、紧凑，可以方便地与其它微波元器件作为一体一次性加工完成，成为集成波导系统的重要元器件，也可以相互串接构成周期性慢波结构或延迟线，广泛用于雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。
