[發(fā)明專利]一種毫米波小型化波導合成網絡

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• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105680141A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 張國強;張生春;武華鋒;華根瑞;楊莉;李磊;馬云柱;張思明
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H01P5/19
• 分類號: H01P5/19
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發(fā)明涉及雷達技術領域，具體是毫米波收發(fā)組件中功率合成小型化問題。

背景技術

隨著微波毫米波固態(tài)器件的發(fā)展，固態(tài)微波毫米波高功率放大技術引起了人們的 廣泛關注。由于單個MMIC輸出功率能力有限，難于滿足工程應用的要求，功率合成 技術是獲得大功率固態(tài)微波毫米波源的最重要、最有效途徑。功率分配/合成技術性能 的好壞直接影響到整個系統(tǒng)能量的分配和合成效率。

在毫米波頻段，傳統(tǒng)的功率合成采用微波電橋形式進行功率合成，該種結構存在 的問題是體積大，已經無法滿足收發(fā)組件對體積的苛刻要求。綜觀以往功率合成形式， 大多數都是以追求大功率為出發(fā)點，鮮有小型化的功率合成論述。所以，有必要設計 一種滿足收發(fā)組件要求的小型化功率合成網絡。

對于功率合成技術，由于微波芯片的二維平面結構，通常情況下，采用微帶電路 進行能量的傳輸。在毫米波頻段，由于微帶形式介質損耗比較嚴重，合成效率較低， 同時兼顧合成功率容量的考慮，可以采用波導形式進行信號的傳輸與合成。但是，波 導形式會使整個功率合成網絡尺寸增加。結合微帶二維平面優(yōu)勢與波導低損耗、高功 率的優(yōu)勢，本發(fā)明在傳統(tǒng)波導形式合成網絡的中心對稱處，引入“鍥”形切口與感性調 諧柱，將合成網絡的尺寸大大減小，并且合成性能有較大提高。

發(fā)明內容

要解決的技術問題

本發(fā)明主要是解決毫米波收發(fā)組件中發(fā)射支路功率合成及小型化問題，設計了一 種插損低、效率高及尺寸小的功率合成網絡。

技術方案

本發(fā)明基于微波分支波導中，H-T接頭(圖1)的基本特性：在端口1與2同時 等幅同相輸入同一頻率的TE₁₀波，則由于兩者在端口3的支臂中電場方向相同，中心 對稱面離兩端口的距離相等，因而將同相疊加而獲得最大能量輸出；這時在主波導中 駐波的電壓波腹點正好位于對稱平面上，因此對H-T接頭來說，當在對稱平面形成駐 波電壓波腹時，在對于對稱平面為偶函數分布的電場下，分支中將獲得最大能量輸出， 據此，可利用H-T進行功率合成。

同時，考慮輸出媒介波導窄邊與寬邊對傳輸性能的影響。根據矩形波導傳輸理論， 其窄邊尺寸b一般等于寬邊尺寸a的一半左右，這是基于波導的單模傳輸條件和最大 微波功率容量考慮。寬邊a主要影響波導的工作頻率范圍，窄邊b主要影響波導的功 率容量，窄邊b并不是越小越好，b越小，越容易引起擊穿，通過的功率也就越小。

本發(fā)明就是基于以上理論分析，通過優(yōu)化波導寬邊a和窄邊b的尺寸，達到功率合 成小型化的目的。

一種毫米波小型化波導合成網絡，其特征在于包括波導合成器和微帶-探針過渡板； 所述的波導合成器為H-T接頭，在H-T接頭的波導合成處設有一個鍥形切口，在H-T 接頭的波導輸出口對稱中心線上設有調諧柱，在H-T接頭的輸入口面的中心處開有長 方形孔，長方形孔往外延伸為長方體，微帶-探針過渡板位于長方體的下底面上，微帶 -探針過渡板的寬邊一端與波導壁接觸；所述調諧柱具有感性。

所述的波導合成器的波導口尺寸為2mm×6mm。

所述的調諧柱的直徑為0.4mm，距離鍥形切點為1.1～1.5mm。

所述的鍥形切口的高為2mm，垂直高的邊為4mm。

所述的微帶-探針過渡板距離波導合成器的短路面為2mm。

有益效果

本發(fā)明提出的一種毫米波小型化波導合成網絡，有益效果如下：

1)低插損。在合成網絡的波導輸出口對稱處置入“感性”調諧柱，通過優(yōu)化調諧 柱的位置及尺寸參數，改善了鏈路匹配，減小了插損，整個鏈路插損只有0.1dB。

2)高效率。在合成網絡的波導合成處，巧妙的引入“鍥”形切口，通過優(yōu)化切口 的尺寸，有效的降低了傳輸損耗，提高了合成效率，合成效率達到了95.8％。

3)小型化。通過考慮波導的功率容量及截止頻率，采用非標波導(2mm×6mm) 形式接口，大大減小了合成器的尺寸，整個合成器尺寸只有15mm×18mm× 8mm。

4)易擴展。通過合成布局，可以將該二路合成網絡進行四路、八路擴展，滿足不 同功率輸出下的合成要求。

附圖說明

圖1H-T結構圖

圖2H-T接頭等效電路圖

圖3小型化功率合成網絡框圖