[發明專利]一種改善隔離度的徑向波導功率分配/合成器

有效

• 申請號: 201710371717.0
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107196029B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 褚慶昕;何殷健
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種改善隔離度的徑向波導功率分配/合成器，包括上蓋板、上蓋墊片、膜片層蓋板、主腔體塊、下蓋墊片、下蓋板、電阻膜片、標準SMA接頭、饋電探針，上蓋板、上蓋墊片、膜片層蓋板、主腔體塊、下蓋墊片、下蓋板按順序組裝，且組裝后采用螺釘進行整體組合固定，其中上蓋墊片和多片電阻膜片置于由上蓋板與膜片層蓋板組成的空腔中，另外多片電阻膜片和下蓋墊片置于由主腔體塊與下蓋板組成的空腔中，饋電探針末端與標準SMA接頭相接。本發明能夠有效地改善徑向波導類型的功率分配/合成器，且具有較寬的工作頻帶、低插損、結構容易實現的特點。

技術領域

本發明涉及微波頻段空間功率合成的技術領域，尤其是指一種改善隔離度的徑向波導功率分配/合成器。

背景技術

在微波通信系統中，發射機功率的大小決定了整個系統的作用距離和抗干擾能力，高功率放大器是發射機中必不可少的關鍵部分。由于單個半導體固態器件在微波頻段尺寸減小、功率容量下降，其輸出功率已經難以滿足無線通信電子系統的需求，因此人們采用功率合成網絡的方法獲得大功率的信號輸出。

功率合成技術的關鍵是實現多路數、低損耗、寬頻帶、高隔離度、高平衡性的功率分配/合成網絡。徑向功率分配/合成器由于其能一次實現多路功率等幅同相分配，因而一直是人們研究的熱點。另外，在相同的合成路數下，徑向合成放大器相對于二進制結構損耗更少，效率更高。徑向功率分配/合成器結構一般是通過圓對稱傳輸線在一個圓盤結構中心饋入輸入信號，然后在圓盤結構四周引出多個輸出端口從而實現一次分配多路的目標。

2008年，Dirk I.L.de Villiers等人在TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY ANDTECHNIQUES上發表了題為“Design of Conical Transmission Line Power CombinersUsing Tapered Line Matching Sections”的文章，該結構采用同軸SMA連接頭進行信號的輸入和輸出，其徑向波導呈圓錐形狀，能有效大大增加工作帶寬。該結構在X波段能達到47％相對帶寬，但輸出端口的匹配和隔離較差，且該結構存在加工的復雜性，若要將該結構應用于毫米波段講存在較大困難。

在2009年，宋開軍等人在TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES上發表了題為“Planar Probe Coaxial-Waveguide Power Combiner/Divider”的文章，其使用同軸SMA連接頭輸入信號，信號經過擴展同軸波導傳輸準TEM模，最后經波導-微帶線轉換輸出。該結構優點在于設計簡單，整體緊湊；其缺點是該結構屬于諧振型結構，輸出端口沒有加入隔離電阻，端口的隔離和匹配比較差，另外，隨著頻段變高，微帶結構損耗會越來越大。

在2010年，Young-Pyo Hong等人在TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY ANDTECHNIQUES上發表了題為“Single-Ended and Differential Radial Power CombinersImplemented With a Compact Broadband Probe”的文章，該結構特點為采用寬帶的行波單極子作端口探針，在徑向波導內實現功率合成。該結構的優點在于其帶寬寬，而缺點則是端口隔離度差。

在現有的徑向波導內功率合成技術的設計難點在于難以實現輸出端口的匹配和隔離。輸出端口隔離的功率分配/合成器能有效避免放大器單元的自激，同時當某一路放大器單元損毀時，其余放大器依然能正常工作，輸出功率衰落程度可以通過理論計算預測。因此，高隔離度的徑向功率合成技術是實現穩定可靠功率合成放大器的重要技術。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種改善隔離度的徑向波導功率分配/合成器，能夠有效地改善徑向波導類型的功率分配/合成器，且具有較寬的工作頻帶、低插損、結構容易實現的特點。