[發(fā)明專利]一種類擺線過渡結構的寬帶徑向波導功率分配/合成器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710243284.0
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106992348B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 蒲友雷;孫健健;吳澤威;蔣偉;王建勛;羅勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

本發(fā)明公開了一種類擺線過渡結構的寬帶徑向波導功率分配/合成器，屬于微波/毫米波無源器件領域。該結構包括標準矩形波導、矩形波導?同軸波導過渡結構、同軸波導、類擺線過渡結構、設置有多級階梯阻抗匹配結構的徑向波導與N路標準輸出矩形波導。具有功率容量大、頻帶寬、結構緊湊、插入損耗和反射損耗低、各輸出端口幅度一致性和相位一致性好、易于加工和裝配等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于微波/毫米波無源器件領域，具體涉及一種類擺線過渡結構的寬帶徑向波導功率分配/合成器。

背景技術

固態(tài)功率放大器作為毫米波通信系統(tǒng)中的核心模塊之一，其功率輸出水平和工作帶寬決定了整體通信系統(tǒng)性能。單片微波固態(tài)芯片的輸出功率有限，難以實現(xiàn)大功率輸出的需求，為了滿足應用系統(tǒng)的大功率輸出要求，通常的技術途徑是采用功率合成技術，對多路固態(tài)芯片輸出功率進行合成。

微波毫米波功率合成的技術方案通常有：平面功率分配/合成技術、空間功率合成技術和基于金屬波導的功率合成技術。典型的平面功率分配/合成技術如：威爾金森功率分配/合成器。威爾金森功率分配/合成器采用微帶作為信號傳輸線，具有結構緊湊，加工方便等特點。但是這種平面功率合成技術在高頻率下存在嚴重的歐姆損耗和較強輻射損耗。此外，這種采用多級級聯(lián)的功率合成結構，隨著合成路數(shù)的增加，功率合成效率迅速下降，同時使得功率合成結構復雜、體積龐大。空間功率合成技術是上世紀八十年代提出的一種新型功率合成技術，特別適合多器件的功率合成，具有很強的應用潛力。由于空間功率合成技術是利用輻射天線將多個固態(tài)器件功率在自由空間點進行功率合成，因而不便于實現(xiàn)標準接口輸出，在固態(tài)系統(tǒng)應用中使用不方便。基于金屬波導的功率合成技術具有功率容量大、合成效率高和散熱性能好等優(yōu)點，且易于與其他微波毫米波系統(tǒng)連接。徑向波導功率分配/合成器是一種單級的波導合結構：能實現(xiàn)任意路數(shù)的功率分配和合成，具有損耗低、合成效率高、功率容量大、結構緊湊等特點，常適合大功率合成應用。

徑向波導功率分配/合成器一般由同軸線、徑向波導、多路標準同軸線或標準矩形波導輸出組成。信號經(jīng)標準同軸線饋入后，在徑向波導內(nèi)激勵起TEM模式，激勵起的TEM模式沿著徑向波導向前傳播，由于輸出結構的對稱性，使得各端口輸出功率一致，從而實現(xiàn)多路等功率輸出。為了實現(xiàn)同軸線到徑向波導、徑向波導到多路輸出端在寬頻帶內(nèi)的良好匹配，需要對位于同軸線內(nèi)導體底部的匹配結構進行特別的優(yōu)化設計。為了增加徑向功率分配/合成器的帶寬，專利毫米波徑向波導空間功率分配/合成器(專利號CN104051835A，發(fā)明人李碩)設計了位于徑向波導腔體的多級階梯匹配銷釘結構。但是隨著合成路數(shù)的增加，徑向波導的半徑隨之增加，為了在寬的頻帶內(nèi)實現(xiàn)良好的駐波特性，需要的階梯匹配級數(shù)也越高。專利一種新型寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配合成器(專利號CN105304998A，發(fā)明人張文強、寧曰民等)提出了一種寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/合成器，通過采用同軸曲線阻抗?jié)u變結構和徑向曲線漸變脊陣列結構，使得功率分配/合成器的帶寬得到了提高。但是，這種漸變脊的結構會降低功率分配/合成器的功率容量。此外，根據(jù)阻抗的匹配的要求，徑向曲線漸變脊陣列要經(jīng)過一定長度的矩形同軸內(nèi)導體連接到標準同軸內(nèi)導體，這會使得整個功率分配/合成器的體積變大，增加了設計復雜度。同時，這種漸變得結構對加工精度要求也較高，工藝實現(xiàn)困難。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術方案的不足，提高固態(tài)功率放大器的輸出功率、工作帶寬和減小幾何尺寸，本發(fā)明提出了一種類擺線過渡結構的寬帶徑向波導功率分配/合成器，具有功率容量大、頻帶寬、結構緊湊、插入損耗和反射損耗低、各輸出端口幅度一致性和相位一致性好、易于加工和裝配等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述設計目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種類擺線過渡結構的寬帶徑向波導功率分配/合成器，包括：標準矩形波導、矩形波導-同軸波導過渡結構、同軸波導、類擺線過渡結構、包含多級階梯阻抗匹配結構的徑向波導與N路標準輸出矩形波導。