安装在终端器上的K波段波导功率分配器，适用于增材制造

《IEEE Microwave and Wireless Technology Letters》：K-Band Waveguide Power Divider Mounted on Terminators Suitable for Additive Manufacturing

本文提出一种适用于增材制造的波导功率分配器终端器结构，允许后置吸收器插入。AlSi10Mg原型实现80%减重，17-20.5GHz频段反射系数低于-24dB，相位误差约8.85°，验证了AMT在高性能波导组件中的可行性。

　　

摘要：

本文介绍了适用于增材制造（AM）技术的一输入七输出波导功率分器的电气设计，并通过实际原型评估验证了该功率分器的有效性。本研究的主要贡献在于将多个终端器和功率分器集成在一起，从而允许在增材制造后插入吸波器。该原型采用铝合金AlSi10Mg制成，与传统机械加工方法相比重量减少了80%。在17.020.5 GHz的频率范围内，反射系数始终低于-24 dB，最大幅度误差为0.37 dB，中心频率18.75 GHz时的相位差误差约为8.85°。这项工作展示了增材制造技术（AMT）在生产高性能波导组件方面的可行性，为未来的射频和微波应用提供了一种有前景的方法。

引言

近年来，随着卫星通信需求的增加，对于使用K/Ka频段（20, 30 GHz）高速通信卫星的飞机和船舶来说，对高速无线通信的需求也在不断增长。卫星制造商经常尝试将通过增材制造技术（AMT）制造的波导馈电组件/网络安装在卫星上，以实现成本和重量的降低。这些组件已由卫星制造公司和大学进行了报道[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。在相关文献中，复杂的天线馈电电路组件/网络（如喇叭天线、极化器、正交模转换器、功率分器等）是通过金属3D打印机整体制造的，所用材料包括AlSi10Mg和AlSi7Mg06等。然而，整体制造过程中仍存在一些问题。其中一个问题是，在增材制造过程中无法插入不同类型的材料（例如无线电波吸波器）。对于包含一个或多个带有吸波器的终端器的天线馈电组件来说，整体制造较为困难[10]、[11]、[12]。为了解决这个问题，我们提出并报告了一种适用于AMT的新型终端器结构[13]。图1展示了一种适用于在安装吸波器后的新型终端器，它由带有短路平面的矩形波导组成，该平面包含多个缝隙；吸波器被插入这些缝隙中。这种终端器的优点在于可以在制造完成后通过缝隙插入吸波器，从而可以通过AMT整体制造带有终端器的馈电网络。此外，我们还描述了图1所示的一输入七输出波导功率分器的部分设计。