[發(fā)明專利]微波功率分配器、合成器以及分配合成器

有效

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• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104167585A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 常超;郭樂田;孫鈞;肖仁珍;武曉龍
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發(fā)明涉及微波處理技術領域，具體而言，涉及一種微波功率分配器、微波功率合成器以及一種微波功率分配合成器。

背景技術

高功率微波(HPM)一般是指頻率在300MHz到300GHz，脈沖功率超過100MW或平均功率在1MW的電磁輻射。HPM系統(tǒng)是該相干電磁輻射產生、傳輸以及發(fā)射系統(tǒng)。主要應用包括：(1)通過電子回旋共振機制對受控熱核等離子體加熱；(2)用于高功率短脈沖雷達，實現(xiàn)較寬頻帶下精確分辨被探測和跟蹤的目標；(3)為地球和太空之間傳輸能量；為宇宙飛船發(fā)射到太空軌道或者軌道之間變換提供能量；(4)用于高能粒子射頻加速器，進行高能物理、核物理科學研究；(5)用于HPM定向能武器。高功率容量的微波具有高的電磁場能量密度，高幅度的電磁場容易在傳輸和發(fā)射系統(tǒng)發(fā)生微波擊穿，更具體地講，是微波觸發(fā)的等離子體雪崩。

考慮到擊穿限制和微波源的成本，微波源的輸出功率總是有限的。高功率容量的微波合成器實現(xiàn)不同微波源輸出功率的合成，提高了傳輸和發(fā)射功率，而并不增加微波源的壓力。同時，多路微波共用一部天線輻射，能減少天線數(shù)量。

近些年來國際上公開發(fā)表的高功率容量的微波合成器中，典型的有耦合兩個正交極化的TE11模式到同一波導中的合成器，通過過模矩形波導耦合兩個比較靠近頻率的高功率拍波合成器，以及基于過模圓波導濾波器結構的合成器，但是上述幾種合成器均存在共同缺點，即體積龐大而功率容量卻有限，不同端口之間的隔離度難以得到保障，反射系數(shù)又較高，對微波合成造成諸多不良影響。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提高波導微波合成過程中的功率容量，并保證較高的隔離度，以及降低反射系數(shù)，提高微波合成的效果。

為此目的，本發(fā)明提出了一種微波功率分配器，包括：第一圓波導，與第三圓波導相連，用于接收微波，并將所述微波傳輸至所述第三圓波導；第二圓波導，與所述第三圓波導相連，并維持短路狀態(tài)；所述第三圓波導，與第一矩波導、第二矩波導和第三矩波導分別相連，用于將接收到的微波轉換為功率相等、相位相同的兩束微波，分別傳輸至所述第一矩波導和所述第二矩波導；其中，所述第一圓波導、第二圓波導和第三圓波導為TM01模式圓波導，所述第一圓波導、第二圓波導和第三圓波導共軸線，所述第一矩波導、第二矩波導和第三矩波導為TE10模式矩波導，所述第一矩波導、第二矩波導和第三矩波導之間夾角均為120°，且所述第三矩波導維持短路狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述第一圓波導的半徑為15mm，高度大于30mm。

優(yōu)選地，所述第二圓波導的半徑為20mm，高度為10mm。

優(yōu)選地，所述第三圓波導與所述第一矩波導、第二矩波導和第三矩波導的高度相同，且半徑為26mm。

優(yōu)選地，所述第一矩波導、第二矩波導和第三矩波導的長度為31.3mm，寬度為15.5mm，所述第三矩波導的短路面距離所述第三圓波導的軸線28mm。

優(yōu)選地，所述第一圓波導與所述第三圓波導之間的倒角半徑為8mm，所述第二圓波導與所述第三圓波導之間的倒角半徑為5mm，所述第一矩波導、第二矩波導和第三矩波導與所述第三圓波導之間的倒角半徑均為2mm。

本發(fā)明還提出了一種微波功率合成器，包括：第四圓波導，與第六圓波導相連，用于輸出來自所述第六圓波導的微波；第五圓波導，與所述第六圓波導相連，并維持短路狀態(tài)；所述第六圓波導，與第五矩波導、第六矩波導、第七矩波導和第八矩波導分別相連，用于接收來自第五矩波導、第六矩波導、第七矩波導和第八矩波導的四束功率相等、相位相同的TE10模式微波，所述四束TE10模式微波激勵得到幅值相等、相位相反的四束TE11模式微波，所述四束TE11模式微波相消，并激勵得到幅值相等、相位相同的兩束TM01模式微波，所述兩束TM01模式微波相疊加，得到一束TM01模式微波，將疊加得到TM01模式微波發(fā)送至所述第四圓波導；其中，所述第四圓波導、第五圓波導和第六圓波導為TM01模式圓波導，所述第四圓波導、第五圓波導和第六圓波導共軸線，且第五矩波導、第六矩波導、第七矩波導和第八矩波導為TE10模式矩波導，所述第五矩波導、第六矩波導、第七矩波導和第八圓波導之間夾角均為90°。

優(yōu)選地，所述第四圓波導的半徑為16.2mm，高度大于30mm。

優(yōu)選地，所述第五圓波導的半徑為23mm，高度為13mm。

優(yōu)選地，所述第六圓波導與所述第五矩波導、第六矩波導、第七矩波導和第八矩波導的高度相同，且半徑為28mm。