[發明專利]一種基于多工器的多波束微波源

在審

• 申請號: 201711448562.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109975856A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 石中兵;鐘武律;蔣敏;施培萬;楊曾辰
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

本發明涉及微波信號產生技術領域，具體公開了一種基于多工器的多波束微波源。一種基于多工器的多波束微波源，該微波源包括第一多工器第二多工器以及定性耦合器，其中，第一多工器的若干和輸出端通過微波放大器組與第二多工器的輸入端相連接，第二多工器的輸出端與定向耦合器的輸入端相連接，同時，第一多工器的耦合端與第一多工器的輸入端相連。本發明所述的一種基于多工器的多波束微波源，能夠同時輸出多個頻率的微波信號源，且具有成本低、頻率穩定度高、功率平坦度高、容易維護且相噪低、頻率可調等優點。

技術領域

本發明屬于微波信號產生技術領域，具體涉及一種基于多工器的多波束微波源。

背景技術

梳狀頻率信號發生器在電子電路、無線射頻和微波等領域有非常重要的應用。其可以作為多個頻率信號源，用于不同頻率點的測量。

在受控核聚變實驗研究中，等離子體內部不同尺度的湍流擾動和分布決定著等離子體的約束與輸運，獲得這些不同尺度擾動之間的關系對于研究等離子體物理和等離子體剖安全控制有重要的幫助作用。微波反射是測量等離子體湍流分布重要的診斷之一，其基本原理是利用微波在等離子內部電子密度截止層的上反射。為實現等離子體內部電子密度擾動和分布等參數測量，需要同時發射多個頻率不同的微波到等離子體內部，這些不同頻率的微波在不同的電子密度截止層反射，可以同時攜帶出等離子體內部反射截止層的擾動和分布信息，因此多個頻率的梳狀頻率陣列信號發生器是實現多空間點測量測量的核心。梳狀頻率陣列目前有三種主要產生方法：第一種為采用多個獨立的微波源合成。由于采用多個獨立的微波源成本較高，測量的范圍也比較受限制，實用性不強，這種方法目前也只有德國ASDEX-U裝置采用了兩套獨立的微波測量系統，只能獲得兩個空間點的同時測量。第二種為采用混頻器變頻，由于混頻器變頻效率問題，高次的信號頻率功率較差，頻率陣列數量也較少。第三種主要采用非線性器件，如階躍二極管或者用壓控振蕩器(VCO)調制產生多次倍頻信號或調制信號，但是通常階躍二極管的中頻帶寬較窄，另外也比較難于達到微波頻段，通過倍頻后，各個頻率點的功率一致性不易控制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于多工器的多波束微波源，解決現有技術中產生多個頻率信號陣列時，多個信號源成本較高、毫米波源調制頻率較低、帶寬較窄等限制。

本發明的技術方案如下：一種基于多工器的多波束微波源，該微波源包括第一多工器第二多工器以及定性耦合器，其中，第一多工器的若干和輸出端通過微波放大器組與第二多工器的輸入端相連接，第二多工器的輸出端與定向耦合器的輸入端相連接，同時，第一多工器的耦合端與第一多工器的輸入端相連。

所述的第一多工器和所述的第二多工器均為相同的微波段或射頻段多工器，其輸入端與輸出端可以互異。

所述的第一多工器和所述的第二多工器輸出端的數量由需要產生的梳狀頻率數量確定，且每個輸出端的濾波頻率帶寬互不疊加、不相互加載，使每個輸出端之間保持高度隔離，其隔離度達到40dB以上。

所述的第一多工器和所述的第二多工器的每個輸出端濾波頻率為一峰化的通帶分布，且帶寬較窄，毫米波頻段通常為50MHz；所述的第一多工器和所述的第二多工器輸出端可實現2～32個輸出。

所述的微波放大器組與所述第一多工器的輸出端數量相匹配，并一一對應連接；所述微波放大器組的增益大于所述第一多工器和第二多工器組成的多工器回路損耗；所述微波放大器組的增益大于20dB。

所述的定向耦合器將第二多工器合成的信號耦合至第一多工器；所述定向耦合器的耦合度在10～20dB、隔離度大于25dB；所述的定向耦合器的工作頻帶由多工器環回路的工作頻率確定。

所述的定向耦合器的耦合端與所述的第一多工器輸入端之間設有寬帶微波放大器，所述寬帶微波放大器覆蓋所有通道的工作頻點。