[發明專利]基于耦合結構的接地共面波導功率分配/合成網絡

有效

• 申請號: 202010035191.0
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111146549B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 張勇;魏浩淼;屈坤;汪涵;胡江;延波;徐銳敏
• 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: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種基于耦合結構的接地共面波導功率分配/合成網絡，應用于毫米波、亞毫米波領域，為解決現有的功率分配/合成網絡不能兼顧寬頻帶、低插損、相位一致性好的問題，本發明通過采用接地耦合共面波導1分2的電路結構再進行背靠背形成二路能量合成。信號能量通過接地共面波導的兩個導帶縫傳播，并通過耦合結構1分2，最后進行背靠背實現輸出功率合成，相比于現有技術本發明的功率分配/合成網絡擁有結構小、散熱好、插入損耗低、頻段寬等特點。

技術領域

本發明屬于毫米波、亞毫米波領域，特別涉及一種寬帶高效的片上功率合成技術。

背景技術

波長為0.1～1毫米的電磁波稱為亞毫米波，位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，因而兼有兩種波譜的特點。與較低頻段的微波相比，它們的特點是：1、利用的頻譜范圍寬，信息容量大。2、易實現窄波束和高增益的天線，因而分辨率高，抗干擾性好。3、穿透等離子體的能力強。4、多普勒頻移大，測速靈敏度高。亞毫米波在通信、雷達、制導、遙感技術、射電天文學和波譜學方面都有重大的意義。

近年來，隨著現代通信系統的快速發展，對微波發射系統的性能要求與日俱增。收發器前端作為通信系統中的重點研究對象，其功率的提高會使通信系統在抗干擾、作用距離和通信質量三方面擁有更好的性能表現。如何為其提供穩定的大功率微波一直是該研究領域中的重要課題。

固態功率器件是在工程中最常使用的功率器件之一，它擁有利于安裝、集成和維護等優點。同時其工作電壓也較低，在使用壽命和穩定性上更為可靠。但是相較于發射機動輒幾十乃至上百瓦的輸出功率需求，現有的半導體材料和制造工藝限制了單個固態芯片的輸出功率和轉換效率，嚴重制約了通信系統的發展。因此，科研人員一方面探索和研究新的半導體材料和加工工藝，增加單個功率器件的輸出功率。另一方面，通過運用功率合成技術，將多個放大器的輸出功率疊加合成來提高輸出能力。目前對寬帶高效的功率合成技術的研究成為了毫米波、亞毫米波研究領域中的熱門問題。

亞毫米波功合成網絡作為功率源時，既要求具有一定的輸出功率也追求輸出帶寬。作為片上功率合成使用時，當功放單元已經確定時，擁有寬頻帶、低插損、相位一致性好的功率分配/合成網絡變得尤為重要。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于耦合接地共面波導的功率分配/合成網絡，通過多級級聯的耦合1分2功率分配網絡與相同級數相連的背靠背耦合2合1功率合成網絡，實現結構尺寸小、損耗低的偶合結構。

本發明采用的技術方案為：一種基于耦合接地共面波導的功率分配/合成網絡，至少包括分配網絡與合成網絡，所述分配網絡的輸出作為合成網絡的輸入；

所述分配網絡與合成網絡包括相同級數N的二進制耦合單元，分配網絡中某級二進制耦合單元個數為其前一級耦合單元個數的2倍，分配網絡的第一級二進制耦合單元個數為1，分配網絡的最后一級二進制耦合單元個數為2^N-1，分配網絡的最后一級二進制耦合單元作為分配網絡的輸出端；合成網絡中某級二進制耦合單元個數為其后一級耦合單元個數的2倍，合成網絡的第一級二進制耦合單元個數為2^N-1，合成網絡的最后一級二進制耦合單元個數為1，合成網絡的第一級二進制耦合單元作為合成網絡的輸入端。

所述分配網絡中的二進制耦合單元為1分2的耦合單元，所述合成網絡中的二進制耦合單元為2合1的耦合單元。

還包括輸入中心導帶與輸出中心導帶，所述輸入中心導帶包括兩條輸入導帶縫，所述輸出中心導帶包括兩條輸出導帶縫。

所述1分2的耦合單元包括：1分2耦合部件以及與耦合部件相連的2條內導帶縫，還包括2條外導帶縫；相鄰的內導帶縫與外導帶縫組成1分2的耦合單元的一條支路，1分2的耦合單元包括2條支路，當前的1分2的耦合單元的耦合部件將沿上一級對應的1分2的耦合單元的一條支路傳輸的能量1分2后，分別沿當前的1分2的耦合單元的2條支路傳輸。