一种任意功率比波导功率分配、合成方法及分配、合成器

摘要

本发明公开了一种任意功率比波导功率分配、合成方法及分配、合成器。本发明的任意功率比波导功率分配方法，其步骤包括：1)将一路微波功率等分为两路等幅同相的微波功率信号，并对其中一路微波功率信号进行相移；使得两路微波功率信号幅度相同且存在相位差为kπ+θ；2)将步骤1)处理后的一路微波功率信号输入魔T的第三端口、另一路微波功率信号输入魔T的第四端口，在魔T的第一端口、第二端口实现任意功率比输出；其中魔T包括用于输出微波功率的第一端口、第二端口，以及用于接收输入微波功率的第三端口、第四端口。本发明既可以解决加速器中末端微波功率的回收利用，也可以解决单个微波源的微波功率的任意比例分配。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高功率高真空的任意功率比波导功率分配、合成方法及分配、合成器，属于加速器技术领域。

背景技术

粒子加速器中的带电粒子能量来源于加速电场，而速调管通常被用作加速器的微波功率源。目前，以S波段速调管为例，其输出峰值功率一般在数十兆瓦量级，根据不同加速器的需求，通过微波传输系统(高功率高真空环境一般采用波导)将其功率提供给若干根加速管，用来提升管内通过的带电粒子能量。加速管内未被用于加速带电粒子的微波功率在输出端被干负载吸收，并转化为热量由恒温水带走。目前主流的加速管大约可以利用输入功率的2/3，其余1/3在输出端被干负载吸收，这意味着每根速调管没有被有效利用的微波功率大约是1/3。众所周知，速调管的采购与运行成本非常可观，在加速器的建造与运行成本中也占有相当比例，如果能够将未被有效利用的1/3微波功率回收利用，则可将所需速调管数量减少约1/4。同时也意味着无需使用在波导器件中成本相对较高的干负载，而波导为无源器件，成本低、寿命长且不需要额外维护。综合来看，加速管输出端微波功率的回收利用能够有效降低加速器的建造与运行成本，符合国家降低能耗的政策导向。

解决加速管输出端微波功率的回收利用，主要通过波导将功率传输至某处，随后将两路微波功率合成(多路合成可以级联)。在另外一些应用场合中，则希望某单路微波功率可以按需求以任意比例同时分配给两路设备，两路功率均可以在0与1之间连续可变(0表示该路无功率，1表示该路占有全部功率，但两路功率之和不超过1)，其本质是实现单路微波功率的任意功分比输出。因为波导器件的互易性，两者的设计方法是相同的。

任意功率比的波导功率合成器，目前尚未见到成熟的设计方案，但国际上对任意功率比功分器(不一定是波导结构)的研究有一定的历史，如前所述，由于波导器件的互易性，两者的设计方法在本质上是相同的。

早在1975年，L.J.Ricardi便对由魔T、3dB桥和两个铁氧体移相器构成的可变功分器的误差进行了理论分析(参考L.J.Ricardi，“Error analysis of a variable-powerdivider”,Technical Note of Massachusetts Institute of Technology of LincolnLaboratory,June 1975)。进入20世纪八十年代，由美国的Nathaniel Cohen等人提出在一段圆波导的两端各分别布置对应垂直与水平极化电场的矩形波导，两端的矩形波导沿轴线成45°放置，通过在圆波导中沿轴线布置的等间距的金属薄条带依次旋转相同角度，将一端输入的微波功率实现一定相移，在另一端的两个输出口实现任意功分比输出(参考N.L.Cohen,A.D.Ergene,“Variable power divider”,United States Patent,No.4755777,July 1988)；在1995年，美国休斯航空公司采用类似技术中的结构，只是在圆波导中使用等间距的若干金属盘片替代了金属薄条带，通过盘片插入圆波导的深度来控制微波的相移量(参考K.Rolf,“Rotary vane variable power divider”,European Patent,No.0641036A1,August 1994)。上述结构中，均需要引入圆波导且结构纵向长度较长。同年意大利的Roberto Mizzoni等人使用类似微带线的平面结构，通过4个3dB混合电路(类似于波导结构中的3dB桥)的级联实现了所需功能，该结构具有易集成、低损耗、高带宽的优点，但功率容量十分有限(参考R.Mizzoni,R.Ravanelli,“Planar variable power divider”,United States Patent,No.5473294,December 1995)。

21世纪以后，各种新的结构与方法层出不穷，但万变不离其宗。在类似微带线或带状线的结构方面，2006年美国EMS技术公司的罗纳德·鲁尼恩从原理上介绍了可变功分器的几种拓补结构，并举例介绍了几种用于平面微带线类似场景的可变功分器的设计步骤与原理(参考罗纳德.L.鲁尼恩，“可变功率分配器”，公开号：CN 1720636A)。在2012与2018年，Senad Bulja与He Zhu均在微带线结构中利用了可变电容器，分别在2.5GHz与1.4GHz频带实现了可变功分(参考S.Bulja,A.Grebennikov,“A novel variable power divider withcontinuous power division”,Microwave and Optical Technology Letters,Vol.55,No.7,July 2013；H.Zhu,A.M.Abbosh,L.Guo,“Planar in-phase filtering powerdivider with tunable power division and controllable band for wirelesscommunication system”,IEEE Trans.on Components,Packaging and ManufacturingTechnology,Vol.8,No.8,August 2018)。在国内，沈永春、汪伟等人，分别利用可变电容与可变短路节长度实现了相移，从而在带状线结构中实现了可变功分比(参考沈永春等，“一种可变功分器”，CN 205303636 U的实用新型专利；汪伟，“一种新颖的功分器设计”，全国微波毫米波会议论文集，成都，中国，pp.373-375,2001年)。但微带线与带状线结构的功率容量有限，无法应用于高功率环境。

在波导结构中，2001年美国的Rolf Kich等人针对结构纵向长度较长的问题，将两端的矩形波导结构改为单端，在圆波导的另一端加短路面，圆波导内部通过慢波结构实现微波相移，从而实现可变功分比输出。由于取消了一端的矩形波导并使用反射替代了传输，成功实现了整体结构纵向长度的缩短(参考R.Kich,J.M.Barker,“Reflective waveguidevariable power divider/combiner”,United States Patent,No.US 6181221B1,January2001)，但仍需要使用圆波导。2002年美国的休斯航空公司提出了基于传输的波导可变功分器，全部由矩形波导组成，通过改变中间矩形波导内垂直放置的两块铁氧体的偏磁场值实现相移，从而实现可变功分比(参考R.Ihmels,C.Trammell,“variable power divider/combiner”,United States Patent,No.US6377133B1,April 2002)。同样使用铁氧体实现可变功分比的还有2017年由美国的Adam Kroening提出的结构，使用三端结型环形器，通过脉冲信号控制环形器内铁氧体处于不同磁化方向的时间比，即控制环形器不同环形方向的时间比，使得环形器两输出端各自占据输出功率的部分时间，其本质是微波功率的分时使用，不是真正意义上的可变功分(参考美国专利文献“Three-port variable powerdivider”,No.US 2017/0054193A1)。上述结构中铁氧体材料的使用，增加了用于高真空环境的难度，同时也限制了其功率容量而无法应用于高功率环境。

既不使用圆波导，也不使用铁氧体材料的结构中，美国的George Harris于2006年提出了矩形波导三端口可变功分器，三个端口的金属匹配柱实现阻抗匹配，通过改变两个输出端口波导宽边中间的金属探针伸入波导内的长度，来调整两个输出端获得的微波功率比(参考“Apparatus and method for in-process high power variable powerdivision”,No.US 2006/0006959A1)。张洪涛等人于2012年提出了一种宽带波导可变功分器，输入与输出均采用同轴线结构，在矩形波导内部通过金属台阶实现同轴与波导的相互转换，输出端两同轴接头间距不变并可沿波导宽边移动，从而实现可变功分比(参考“一种宽带波导可变功分器”，公告号CN 202121047 U的实用新型专利文献)。但上述两种结构中，金属探针限制了功率容量而同轴接头则增加了结构复杂性。

从可变功分器在国内外的研究情况看，不论是在类似微带线中使用可变电容，还是在波导结构中引入可调机械部分，亦或是改变铁氧体材料的偏磁场值，目的均是对微波功率进行相移。因此实现可变波导功分器的核心是要实现结构简单、工作稳定、传输效率高、功率容量大并可用于高真空环境的波导移相器，最佳方案是在直波导结构中通过增加可调机械部分实现，从而在波导传输的同时就可完成相移而不会增加额外端口。

在波导移相器方面，国内外也进行了广泛的研究，实现方法主要分为以下几类：首先是以圆极化器为基础设计的波导移相器，圆极化器用于矩形波导与圆波导之间的转换，由两个矩形波导端口与一个圆波导端口组成，当用作波导移相器时，从矩形波导的一端输入，微波功率会传向圆波导，将其输出端短路，则因短路面改变了圆极化波的极化方向，反射回的微波功率会传向另一个矩形波导端口输出，通过在圆波导中使用可移动的短路活塞即可改变微波相位，起到波导移相器的作用(参考L.T.Guo,C.Chao,W.H.Huang,“Design ofa novel phase shifter for high power microwave applications”,Proceedings ofIEEE International Vacuum Electronics Conference,Beijing,China,April 2015；以及名称“一种紧凑型高功率容量波导移相器及波导移相方法”，公开号CN 109818114 A的专利文献)。

其次是利用3dB桥这种四端口器件的自身特性实现的波导移相器，因为3dB桥的两个输出端微波功率总是等幅且相位差90°，如果短路后，反射回输入端的微波会因为相差180°而抵消，反射向原隔离端(第四端口)的微波会同相叠加，因此只需要在两个输出端口使用可移动的短路活塞或金属柱反射功率，就实现了波导移相器的功能(参考文献L.P.Lopez,J.L.Masa-Campos,J.A.Ruiz-Cruz,“Design of a reconfigurablerectangular waveguide phase shifter with metallic posts”,Proceedings of the47

另外则是通过改变波导自身尺寸或波导内部分填充介质的方法，来改变内部微波的传播常数，从而实现相移。其它能够实现波导内微波相移的方法还包括：在波导内部的宽边中央沿轴线引入可伸缩的金属结构，或在波导内部引入铁氧体材料，甚至还有通过在波导内壁铺敷与波导壁良好接触的光敏材料，通过光照改变其电阻，进而改变微波的传播常数实现相移的方法。

但上述各种方法均不能满足对可变波导功分器的需求：圆极化器与3dB桥作为波导移相器，虽然能够满足高功率高真空环境与传输效率的要求，但引入的额外端口造成结构复杂度增加。改变波导自身尺寸或波导内部分填充介质则增加了波导的加工复杂度，降低了工作稳定性，而在波导内部的宽边中央增加的伸缩金属结构则需要很大的纵向空间，也限制了其应用。至于铁氧体或光敏材料等方法，更是直接与高功率高真空环境的应用要求相悖。

廖勇等人提出了一种工作于X波段9.4GHz的高功率微波金属片波导移相器，通过在波导侧壁引入金属片并沿垂直于波导轴线方向运动而成功实现了360°相移，并且传输效率与功率容量也符合要求，是一种可行方案(参考廖勇，谢平，徐刚等，“一种高功率微波金属片波导移相器设计与特性分析”，强激光与粒子束，第27卷，第6期，2015年6月)。

针对任意功率比波导功分器，根据调研，目前尚未发现可用于高功率高真空环境的设计。而较为成熟的可用于高功率高真空环境的波导开关，不仅价格昂贵、维护成本高，而且只能实现两路微波功率的通断，无法实现任意功率比，即无法实现两路微波功率的功率比可调。

而针对任意功率比波导功率合成器，尚未发现任何类似的想法或者设计，尤其是可用于高功率高真空环境、着眼于加速器中末端微波功率回收的想法或者设计，完全是空白。

因此，本发明一方面可以解决任意功率比的两路微波功率的合成与回收利用(多路合成可级联)，另一方面也能满足单路微波源以任意比例分配给两路微波器件的需求(更多微波器件可多级功分)，无论是哪种情况，对于在高功率高真空环境的加速器中节省建造与运行成本，均具有较大意义。同时，也解决了现有技术未涉及或使用环境、使用方式不适合等缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种任意功率比波导功率分配、合成方法及分配、合成器。通过本发明，既可以解决加速器中末端微波功率的回收利用(任意功率比波导功率合成器)，也可以解决单个微波源的微波功率的任意比例分配(任意功率比功分器)，两者均可解决降低加速器建造运行成本、节能减排的技术问题，而且本发明能够用于高功率高真空环境。

魔T作为一种常用的四端口微波元器件，其本身具备的良好匹配、对口隔离与功率平分特性，是实现任意功率比波导功率分配与合成器的理想选择。通过将单路微波功率等分后，控制两路功率的相位差，再输入到魔T的两个端口，即可实现魔T另外两个端口的任意功率比输出，这就是任意功率比功分器。而对于任意功率比的两路输入到魔T的微波功率，通过控制其相位差，即可实现魔T另外两个端口的等幅输出(不同相)，再将两路输出调整为同相，配合普通的等功率合成器，就是任意功率比波导功率合成器。

本发明的技术方案为：

一种任意功率比波导功率分配方法，其步骤包括：

1)将一路微波功率等分为两路等幅同相的微波功率信号，并对其中一路微波功率信号进行相移；使得两路微波功率信号幅度相同且存在相位差为kπ+θ，θ＝0～180°，k为整数；

2)将步骤1)处理后的一路微波功率信号输入魔T的第三端口、另一路微波功率信号输入魔T的第四端口，在魔T的第一端口、第二端口实现任意功率比输出；其中魔T包括用于输出微波功率的第一端口、第二端口，以及用于接收输入微波功率的第三端口、第四端口。

一种用于高功率高真空的任意功率比波导功率分配器，其特征在于，包括等功率分配器、两移相器和魔T；魔T包括用于输出微波功率的第一端口、第二端口，以及用于接收输入微波功率的第三端口、第四端口；其中，

等功率分配器用于对输入的单路微波功率进行等比例分配，输出两路等幅同相的微波功率信号；

第一移相器的一端经一波导与所述等功率分配器的一输出端连接，第一移相器的另一端经波导与所述魔T的第三端口连接，用于将所述等功率分配器输出的一路微波功率信号移相后输入到第三端口；第二移相器的一端经一波导与所述等功率分配器的另一输出端连接，第二移相器的另一端经波导与所述魔T的第四端口连接，用于将所述等功率分配器输出的另一路微波功率信号移相后输入到第四端口；

其中经过第一移相器后输出的微波功率信号与经过第二移相器后输出的微波功率信号幅度相同且存在相位差为kπ+θ，θ＝0～180°，从而实现第一端口输出的功率占比在100％～0％之间连续可变，k为整数。

进一步的，

进一步的，所述移相器的相位调节范围为0～180°。

进一步的，所述波导为H弯波导。

一种任意功率比波导功率合成方法，其步骤包括：

1)将一路微波

2)将魔T的第一端口的输出移相后输入等功率合成器的一输入端、将魔T的第二端口的输出输入等功率合成器的另一输入端；或者将魔T的第二端口的输出移相后输入等功率合成器的一输入端、将魔T的第一端口的输出输入等功率合成器的另一输入端；完成对任意输入功率比的两路微波功率的合成。

进一步的，用于移相的移相器为可工作于高功率高真空环境的波导移相器，包括但不限于3dB桥式移相器、圆极化器式移相器或高功率微波金属片波导移相器。

一种用于高功率高真空的任意功率比波导功率合成器，其特征在于，包括等功率合成器和魔T；所述魔T包括用于输出微波功率的第一端口、第二端口，以及用于接收输入微波功率的第三端口、第四端口；其中，所述魔T的第三端口和或第四端口的输入端配有一移相器，用于调整输入微波的相位差，使得第三端口与第四端口的输入微波相位差θ满足cosθ≡0；所述魔T的第一端口经传输波导和第二移相器与所述等功率合成器的一输入端连接、所述魔T的第二端口经传输波导与所述等功率合成器的另一输入端连接，或者所述魔T的第一端口经传输波导与所述等功率合成器的一输入端连接、所述魔T的第二端口经传输波导和第二移相器与所述等功率合成器的另一输入端连接，所述第二移相器用于调整所述等功率合成器的输入微波功率信号，使得两路输入微波功率信号以等幅同相的状态分别到达等功率合成器的输入端；所述等功率合成器的输出端作为任意功率比波导功率合成器的输出端口。

本发明具有以下几个特点：

1.以魔T为核心，配合等功率分配器(简称等功分器)、移相器等，开创性地在原理上实现了任意功率比波导功率分配与合成器(等功率合成器与等功分器为同一器件)；

2.在理论推导上开创性地证明了任意功率比波导功率分配与合成器的可行性，并给出了二者的实现原理图与模型图；

3.从理论推导，到计算机仿真验证，再到样机微波低功率测试，均开创性地证明了任意功率比功分器的可行性，三者得到的其中一路输出端口的功率占比曲线基本一致。

与现有技术相比，本发明的效果为：

本发明从理论推导开始，历经计算机仿真验证与样品低功率测试，证明了其可行性，可以在波导系统内用于解决单路微波功率的任意功分，或者任意功率比的两路微波功率的合成问题。前者可以节省功率源，后者可以实现加速器中末端微波功率的回收利用。

其优点在于可解决降低加速器建造运行成本、节能减排的技术问题，符合政策导向与技术发展潮流。

附图说明

图1为本发明技术方案实现过程图；

图2为魔T结构示意图；

图3为针对任意输入功率比的波导功率合成器原理图；

图4为任意功率比功分器的原理图；

图5为任意功率比功分器仿真模型图；

图6为针对任意输入功率比的波导功率合成器模型图；

图7为功分比与相移片位置的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。

一种用于高功率高真空的任意功率比波导功率分配、合成方法及分配、合成器的整个技术方案过程如图1所示，主要经过理论公式推导→计算机仿真验证→样品低功率测试等环节，下面将分步进行详细阐述。考虑到应用，设计针对2.856GHz进行。

a)理论公式推导

对如图2所示魔T的端口定义如下：左侧和右侧定义为第三端口与第四端口，用于接收输入的微波功率。前端和上部的端口定义为第一端口与第二端口，用于输出微波功率。

假设第三端口输入微波为

如果E

同时令

使用辅助角公式求式(3)和(4)的模值，并使其相等，则有

公式(5)可简化为：

α×cosθ＝-α×cosθ，α∈(0,+∞) (6)

公式(6)恒成立的条件为cosθ≡0，即θ＝90°或270°.

这意味着：当cosθ≡0，即θ＝90°或270°时，对于任意的第三端口与第四端口输入功率比

而从上述任意功率合成器的推导过程不难发现，如果第三端口与第四端口的输入微波功率幅值相等，只存在一个相位差θ，即：E

不难看出，当θ∈(0,π)时，式(7)的值域为(+∞,0)，即如果使用一个等功分器将一路微波功率等分后等幅同相输出，则只需对其中一路进行180°以内的相移，然后将两路等幅不同相微波输入魔T的第三端口、第四端口，就可以在魔T的第一端口、第二端口实现任意功率比输出，也就实现了对单路微波功率的任意比例分配，其实现框图如图4所示。

b)计算机仿真验证

从“理论公式推导”部分可见：因为等功分器与等功率合成器本质上是同一个器件，因此任意功率比波导功率分配与合成器在实现功率分配与合成上，使用的微波波导器件完全是一样的，只是在具体实现时的整体结构上有细微区别。因此，“计算机仿真验证”只针对任意功率比功分器进行。

按照上述图4所示的架构，在分别优化设计了等功分器、移相器与魔T后，将它们组合起来，在计算机软件中进行了仿真。结果表明：在移相器能够顺利实现0～180°相移的情况下，在魔T的两个输出端口，能够顺利实现输出功率比的任意连续可调。即魔T的两个输出端中的任意一个，其输出功率占总输出功率的比值均可从0％～100％连续可变。

对任意功率比功分器整体进行的计算机仿真，其模型示于图5，从左到右依次为等功分器、两个移相器(可以采用廖勇等人提出的一种工作于X波段9.4GHz的高功率微波金属片波导移相器，称为“高功率微波金属片波导移相器”，也可以采用传统移相器)与魔T(上路移相器对波导部分进行了隐藏，方便看见其内部的相移片结构)。考虑到移相器自身的插入损耗与反射波，为了保证两路状态尽量相等(不因为只有一路有移相器造成两路传输衰减等不一致，从而无法保证到达魔T输入端时严格等幅)，在等功分器的两路输出均配置了移相器，但只对其中一路进行移相。

图5所示的结构中，等功分器对输入的单路微波功率进行等比例分配，即此单路微波功率经过等功分器后，变为两路等幅(幅度均为此单路微波输入功率的一半)同相的微波功率输出。H弯波导仅起到连接各波导器件，使微波从其内部通过的功能，无其它特殊功能。从等功分器输出的两路等幅同相微波，经过H弯波导传输到两个“高功率微波金属片波导移相器”的输入端，然后由移相器对其进行移相后输出，本例中设计的此移相器可以实现通过的微波相位在0～180°的相移。如前所述，仅需使用其中一个移相器对其中一路微波进行移相，另一路移相器不动(不改变相移片的位置)，在本例中是使用上部的移相器进行移相，下部的移相器不动，即只改变功分后的上路微波相位，下路微波相位不变。随后，经过两个移相器后的两路等幅不同相微波，由另外两个H弯波导传输到魔T的输入端(图2中的第三端口与第四端口)，并由魔T的输出端(图2中的第一端口与第二端口)实现任意功率比输出，具体功率比值取决于对上路微波的相位进行了多大程度的移动。理论上，如果没有改变上路微波的相位，即两路微波等幅同相(相位差0°)输入魔T，则全部功率由第一端口输出(相当于第一端口输出的功率占比为100％)；如果对上路微波进行了180°相移，即两路微波等幅反相(相位差180°)输入魔T，则全部功率由第二端口输出(相当于第一端口输出的功率占比为0％)。通过控制上路微波的相移量在0～180°范围连续可变，就可以实现第一端口输出的功率占比在100％～0％之间连续可变，即相当于针对在等功分器输入端的单路输入微波功率，在魔T的第一端口与第二端口实现了任意功率比功分。上述整体就构成了任意功率比功分器。

如前所述，任意功率比波导功率分配与合成器在实现功率分配与合成上，只是在整体结构上有细微区别(详见图3，图4)。因此，基于图5的设计实例，可以很容易设计出满足任意功率比的波导功率合成器，其模型图示于图6。

图6中，从右到左依次为魔T(第三端口与第四端口输入端配有移相器)、传输波导(包括直波导、H弯波导、E弯波导与扭波导)、两个移相器(可以采用廖勇等人提出的一种工作于X波段9.4GHz的高功率微波金属片波导移相器，称为“高功率微波金属片波导移相器”，也可以采用传统移相器)与等功率合成器。其中，上路移相器对波导部分进行了隐藏，方便看见其内部的相移片结构。

图6所示的结构中，从第三端口与第四端口输入两路任意功率幅值与初始相位的微波功率，然后通过第三端口与第四端口输入端配备的移相器，对其中一路进行移相(对任意一路移相均可)，使得两路微波输入功率的相位差变为90°或270°(幅值不变)。通过魔T后，从魔T的第二端口(上方端口)与第一端口(右下方端口)输出两路等幅不同相的微波功率。其中从第二端口输出的功率，经由直波导、H弯波导、扭波导、E弯波导等传输至下路移相器输入端，上述传输波导仅起到微波传输的作用，无其它特殊作用；而从第一端口输出的功率，经由H弯波导、E弯波导、直波导等传输至上路移相器输入端。随后由下路或上路移相器对其中一路微波功率进行移相，使得两路微波功率在经过两个移相器后，以等幅同相的状态分别到达等功率合成器的左侧输入端(下路移相器输出)与右侧输入端(上路移相器输出)，并经由等功率合成器完成最终的两路微波功率合成，在输出端输出。上述整体就构成了针对任意输入功率比的波导功率合成器。

众所周知，高真空环境是实现高功率微波传输的基础(高真空相比大气环境可以提高击穿阈值，从而允许更高功率的微波通过)，而本发明在高真空环境的应用，由不锈钢阴阳法兰对接实现。此不锈钢阴阳法兰为常见的刀口式台阶结构，通过在阴阳法兰中间放置铜垫片并由台阶处压迫其形变而实现真空密封，从而实现在高功率高真空的应用。图5与图6的设计实例中，在每个波导器件的输入端均采用不锈钢阴法兰，输出端均采用阳法兰，如图5与图6所示全部连接并安装后，即可在内部实现高真空环境。而实现高功率环境应用的另一方面，是要求所有波导器件内部的最大电场强度不能超过击穿阈值，此点通过采用合适的各种波导(功分器、移相器、魔T等)结构来保证。

c)样品低功率测试

对图5所示的仿真模型，进行了加工与微波低功率测试。

测试结果表明：通过调节其中一个支路的相移片，在魔T的两个输出端口，能够顺利实现输出功率比的任意连续可调。

对于任意功率比功分器，将公式(3)和(4)编入matlab，绘制功分比与相移片位置(等效于相移量)的理论曲线，将其与计算机仿真和低功率测试的相应曲线进行比较，示于图7。

从图7可见，在理论推导、仿真验证、样品测试三个阶段，均能够实现接近线性的输出功率比的连续可调，样品测试的数据曲线重合度稍差受限于相移片加工与调节精度。从总体上看，本发明在三个阶段都得到了验证，是可行的。

图7所示的功分比与相移片位置的关系曲线，可以用于指导所需的某具体功分比的实现，控制流程为：针对某具体所需功分比，在图7的纵坐标中找到对应的比值点，过该点画平行于横坐标的直线，与测试结果曲线相交于某一点，则继续过此交点画平行于纵坐标的直线，其与横轴的交点即为刻度尺应在位置。将刻度尺通过调节机构调整到该刻度值位置，即可实现所需的某具体功分比。整个过程只需要根据图7控制并改变刻度尺位置，即改变图5中的相移片位置，亦即改变某一路的微波相位，就可实现所需的具体功分比值。

简单来说，对于图5中等功分器输入端的单路输入功率，只需要提出某具体功分比值，然后通过图7中的曲线找到对应的移相器刻度尺的应在位置，并将刻度尺(即相移片)调整到该位置，就能在图5中的魔T第一端口与第二端口实现该具体功分比值输出。

在本发明中，移相器还可以替换为其它结构，如3dB桥式移相器、圆极化器式移相器等，等功分器与魔T也可以采用不同结构，但均不影响本发明的实现原理与架构。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。