[發明專利]基于復合函數曲線脊的翻轉式寬帶功率合成器

有效

• 申請號: 201811429375.4
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109585996B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 王增瑞;寧曰民;朱偉峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種基于復合函數曲線脊的翻轉式寬帶功率合成器，包括：均勻分布在同一個圓形平面內的若干電磁信號輸入端口，每一個輸入端口到圓心的距離相等；每一個輸入端口均連接耦合探針，所述耦合探針設置在橢圓函數漸變腔體內，所有的橢圓函數漸變腔體均連接至輸出端口；所述輸出端口設置在圓心位置。本發明有益效果：本發明方案能夠解決超寬頻段的大功率合成及大功率高密度熱源散熱的難題；采用本技術的功率合成器工作頻帶寬，插入損耗小，合成路數多，合成效率高，功率分配、功率放大及功率合成實現了分離式設計，且具有散熱效率高、結構簡單緊湊、易于加工裝配等眾多優點。

技術領域

本發明涉及多路功率放大及功率合成技術領域，特別涉及一種基于復合函數曲線脊的翻轉式寬帶功率合成器。

背景技術

微波毫米波固態功率放大器作為微波毫米波雷達、制導及通信、測試等系統的一個重要組成部分，已經成為微波毫米波領域研究的重要方向。隨著對放大器輸出功率要求的不斷提高，由于功放芯片受自身半導體物理特性的限制，以及散熱、制造工藝和阻抗匹配等問題的影響，單芯片放大器往往達不到實際工程中大功率的應用要求。因此，為了滿足大功率通信、測試等系統的需要，要采用多路功率放大再進行功率合成的方法來有效提高整個放大電路的輸出功率。

常用的主要功率合成技術有平面功率合成技術和空間功率合成技術。平面功率合成技術主要指的是微帶技術；空間功率合成技術又可分為矩形波導傳輸和同軸傳輸兩種。

平面微帶功率合成技術可以實現較寬頻帶功率合成，但插入損耗很大，合成效率低，而且合成路數少、空間利用率低，很難滿足高效率大功率的需求；

采用矩形波導的功率合成技術能夠實現較小的插入損耗及較高的合成效率，但其工作頻帶較窄，而且應用在低頻段時的物理尺寸很大，不易加工裝配和使用。采用同軸傳輸的功率合成技術不僅具有插入損耗小、合成效率高的優點，更能滿足超寬工作頻帶和較小物理尺寸的實際應用要求。常規的一體化設計的功率合成器可以做到較小尺寸，但散熱能力有限，極大的限制了功率合成器向更高功率發展。

基于錐形同軸漸變轉雙鰭線微帶的功率合成技術是最新的超寬帶大功率放大器技術，其結構如圖1所示，輸入信號通過錐形同軸漸變將信號傳輸到更大半徑圓盤，然后分到20瓣放大組件上，放大組件上的雙鰭線漸變微帶結構將電磁場方向翻轉90度，雙鰭線漸變微帶結構的功率放大器如圖2所示，直接傳輸到大功率芯片進行放大，然后通過完全對稱的結構進行輸出；其加裝散熱片后的整體外觀如圖3左圖所示。該結構的優點在于體積小，空間利用率高，無需探針耦合變換到微帶電路，減小了傳輸損耗，缺點是無源功率分配/合成部分和有源放大組件部分不能作為獨立的模塊分開，只能進行整體裝配和拆卸，且加工精度要求高，裝配工序繁瑣，結構內部過于封閉，散熱效率低，易導致芯片燒毀。

發明內容

本發明要解決的問題是：拓寬功率合成器的工作頻帶、增多合成路數、減小插入損耗提高合成效率、減小功率放大器整機的尺寸，解決常規一體化功率合成器散熱效率低的技術難題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

在一個或多個實施方式中公開的一種基于復合函數曲線脊的翻轉式寬帶功率合成器，包括：均勻分布在同一個圓形平面內的若干電磁信號輸入端口，每一個輸入端口到圓心的距離相等；每一個輸入端口均連接耦合探針，所述耦合探針設置在橢圓函數漸變腔體內，所有的橢圓函數漸變腔體均連接至輸出端口；所述輸出端口設置在圓心位置。

進一步地，所述輸入端口和輸出端口的朝向相同。

進一步地，所述耦合探針采用同軸的多級臺階變換的過渡結構，由多段不同半徑的圓柱體連接而成。

進一步地，復合函數曲線脊在橢圓函數漸變腔體的內導體上引入，其函數曲線形式為橢圓函數的修正曲線，與橢圓函數漸變腔體的內導體共同形成完整的寬帶阻抗漸變內導體。