[發(fā)明專利]低損耗寬帶大比例不等分徑向功率分配器

在審

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• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106876854A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 閆歡;胡藝繽
• 申請（專利權）人: 西南應用磁學研究所
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)51235
• 代理人: 楊暉瓊

技術領域

本發(fā)明涉及一種功率分配器，尤其涉及一種低損耗寬帶大比例不等分徑向功率分配器。

背景技術

功率分配器是微波工程中的一類重要的基礎性器件，其廣泛應用于民用通訊、微波測量、雷達、通信、電子對抗、航空航天等各種民用、軍用設備中，在設備中主要起到對傳輸路徑上的微波能量按系統(tǒng)要求準確分配至天線端的作用，與功率合成器及微波放大器配合，則可起到將小信號放大后合成高功率微波信號的作用，是系統(tǒng)中不可或缺的關鍵元器件。

高指向性波束技術是當前各種雷達裝備、電子對抗系統(tǒng)乃至星地通信系統(tǒng)的技術發(fā)展趨勢之一，需要對系統(tǒng)中天線陣列的每一個單元準確控制其饋入的電平幅度、相位，傳統(tǒng)的功率分配方案中，以傳統(tǒng)的威爾金森型分配電路為主，等比例分配應用較為廣泛，雖不等分電路理論上也可實現(xiàn)，但其需要實現(xiàn)的大阻抗變化常導致微帶電路線寬過小難以加工，且因需多節(jié)微帶阻抗線變換方可實現(xiàn)寬帶性能，導致器件損耗較高，對一些要求低損耗、高不等分比的系統(tǒng)而言難以滿足需要。

傳統(tǒng)的威爾金森功率分配器其技術問題及缺陷主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1.由于通常采用微帶線或帶狀線作為電路的承載傳輸線，當需器件實現(xiàn)大比例不等分時，需將一路分支傳輸線阻抗設計得很高，但受限于加工工藝、可靠性等各種因素影響，該類電路能實現(xiàn)不等分比例能達到3：1已屬不易，與幅度加權天線陣列的技術需求相比還有相當差距；

2.對于寬帶需求，需通過多節(jié)阻抗變換線實現(xiàn)，額外增加的阻抗變換線及額外級間隔離電阻大大增加了器件損耗，難以滿足大功率的應用需求，同時平面化的結構，使得分配路數(shù)按2的指數(shù)倍規(guī)律相對更易實現(xiàn)，而對如5路、7路、9路等功分路數(shù)則較難實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，提高功率分配器不等分能力，同時使功分路數(shù)更加靈活，不再受限于2ⁿ關系，降低器件損耗，提升器件功率承受能力的低損耗寬帶大比例不等分徑向功率分配器。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：一種低損耗寬帶大比例不等分徑向功率分配器，包括一同軸徑向功率分配器，所述同軸徑向功率分配器包括從上到下同軸設置的數(shù)個主路輸出端、一主路腔體、一主路輸入端，主路腔體內(nèi)設有將信號能量分配至主路輸出端的主路內(nèi)導體；

還包括一支路腔體，所述支路腔體位于主路腔體一側，二者平行且內(nèi)部連通，所述主路內(nèi)導體還通過傳輸線引出一支路高阻抗內(nèi)導體；

主路內(nèi)導體和支路高阻抗內(nèi)導體夠成大比例高低阻抗比，并將主路的信號能量分配至支路高阻抗內(nèi)導體，所述支路高阻抗內(nèi)導體位于支路腔體中，經(jīng)威爾金森功分網(wǎng)絡連接數(shù)個支路輸出端，將信號能量分配到支路輸出端，所述支路輸出端位于支路腔體上遠離主路腔體的一端。

作為優(yōu)選：所述主路腔體內(nèi)傳輸線采用同軸傳輸線，支路墻體內(nèi)傳輸線采用不同寬度和厚度微帶傳輸線或帶狀傳輸線。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：主路采用同軸徑向功率分配器，主路腔體、主路內(nèi)導體和主路輸入端、主路輸出端構成了同軸徑向功率網(wǎng)絡，完成了對寬帶信號的匹配，且該結構可靈活的構造n路分配，不受限于2n關系，在主路內(nèi)導體將信號能量分配至n路主路輸出端處，同時引出信號能量至支路腔體中，與支路高阻抗內(nèi)導體連接，通過支路高阻抗內(nèi)導體與主路內(nèi)導體分配前的大比例高低阻抗比，可輕松實現(xiàn)大比例的不等分功率分配。

再通過支路功分網(wǎng)絡將支路高阻抗內(nèi)導體所提取的能量進一步細分，可達到最終高達24：1的高比例不等分分配。由于主路分配采用同軸徑向式分配，其損耗構成只有導體損耗與反射損耗，傳輸線采用大口徑同軸傳輸線，因此其插入損耗較傳統(tǒng)模式更小，且所承受功率容量更大。

本發(fā)明其設計方法上與傳統(tǒng)的功率分配器相比有著本質上的區(qū)別，通過支路高阻抗內(nèi)導體與低阻抗主路間的對比可輕松獲得較大的不等分分配比，且功分路數(shù)靈活，可實現(xiàn)多路、多種比例的分配，由該本發(fā)明所設計的功率分配器具有分配比、功分路數(shù)靈活、寬帶低損耗、大功率等優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中普通等分威爾金森功率分配器結構圖；

圖2為現(xiàn)有技術中不等分功率分配器結構圖；

圖3為現(xiàn)有技術中多路功率分配器結構圖；

圖4為現(xiàn)有技術中寬帶功率分配器結構圖；

圖5為本發(fā)明結構示意圖；

圖6為本發(fā)明電路原理圖；

圖7為主路輸出端的端口幅度圖；

圖8為支路輸出端的端口幅度圖。