[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于同軸波導(dǎo)TE01

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010563409.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111755790A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷勇;王延;劉海霞;李海龍;王彬;蒙林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01P5/12
• 分類(lèi)號(hào): H01P5/12
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發(fā)明主要涉及毫米波功率合成技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種基于同軸波導(dǎo)TE₀₁模的任意多路功率分配/合成器，用以以滿(mǎn)足不同尺寸同軸波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的功率分配/合成。本發(fā)明包括：同軸輸入波導(dǎo)、N個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及N個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)，同軸輸入波導(dǎo)的工作模式TE₀₁模式、一端作為輸入/輸出端口、另一端沿側(cè)壁等間距設(shè)置N個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，每個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的另一端均連接標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)形成N個(gè)輸出/輸入端口。本發(fā)明輸入波導(dǎo)采用同軸波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的等幅功分以及較高功率合成效率，同時(shí)采用過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在同軸波導(dǎo)和矩形波導(dǎo)之間形成了電抗匹配，有效展寬多路功率分配器/合成器的工作帶寬；另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、部件少，整體性好，易于加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及毫米波功率合成技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種基于同軸波導(dǎo)TE₀₁模的任意多路功率分配/合成器。

背景技術(shù)

毫米波功率源是毫米波系統(tǒng)的核心部件之一，是毫米波領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于軍事雷達(dá)系統(tǒng)太空及短距離無(wú)線(xiàn)高速傳輸?shù)阮I(lǐng)域，有著巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。通常，微波毫米波高功率獲取主要有兩個(gè)途徑：真空電子功率器件和固態(tài)功率器件；電真空器件包括傳統(tǒng)的速調(diào)管和行波管功率放大器，他們雖然可以提供高功率輸出，但工藝上實(shí)現(xiàn)難度較大，不能批量生產(chǎn)，而且工作電壓很高、體積大、可靠性低、壽命短、線(xiàn)性度低，限制了電真空器件在微波毫米波領(lǐng)域的應(yīng)用；固態(tài)功率放大器具有體積小、重量輕、工作電壓低和可靠性好等優(yōu)勢(shì)，但隨著頻率上升到毫米波頻段，固態(tài)芯片尺寸變小，受半導(dǎo)體物理特性、加工工藝、阻抗匹配和芯片散熱等因素的影響，單芯片輸出功率有限，不能滿(mǎn)足高功率系統(tǒng)的要求。

在實(shí)際應(yīng)用中，電真空器件雖然能提供高功率，但是由于單管功率過(guò)大需要功率分配，影響了真空器件的集成度；固態(tài)器件與之相反，單芯片提供的輸出功率受限需要功率合成。需要一類(lèi)器件滿(mǎn)足上文的功率分配或合成需求，且具有較強(qiáng)的泛用性。近年來(lái)，微波毫米波的功率和成技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，各種功率分配合成電路相繼被提出并應(yīng)用。因此，在九十年代基于波導(dǎo)的空間功率合成技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。基于波導(dǎo)的空間功率合成技術(shù)合成效率較高，帶寬比較寬，能有效的防止輻射損耗，具有良好的散熱性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，它可以不受工作頻率及波導(dǎo)尺寸的限制，工作于微波、毫米波以及更高的亞毫米波頻段，有效地解決了在更高頻段實(shí)現(xiàn)高功率輸出的難題。

功率分配器作為功率合成電路中的關(guān)鍵器件，直接影響功率合成效率，不僅要求分配幅度和相位具有一致性，而且還要求端口間具有較高的隔離度。基于同軸波導(dǎo)形式的功率分配器在滿(mǎn)足相關(guān)指標(biāo)的同時(shí)還具有抗干擾、損耗低、工作頻帶寬等特點(diǎn)，對(duì)比現(xiàn)有功率分配器件具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)；基于此，本發(fā)明采用同軸波導(dǎo)技術(shù)路線(xiàn)，提供一種基于同軸波導(dǎo)TE₀₁模的任意多路功率分配/合成器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于同軸波導(dǎo)TE₀₁模的任意多路功率分配/合成器，以滿(mǎn)足不同尺寸同軸波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的功率分配/合成。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于同軸波導(dǎo)TE₀₁模的任意多路功率分配/合成器，包括：同軸輸入波導(dǎo)、N個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及N個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)；其特征在于，所述同軸輸入波導(dǎo)的工作模式TE₀₁模式，同軸輸入波導(dǎo)的一端作為輸入/輸出端口，另一端沿側(cè)壁等間距設(shè)置N個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述N個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的另一端均連接標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)，所述N個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)作為N個(gè)輸出/輸入端口；N≥2。

進(jìn)一步的，所述同軸輸入波導(dǎo)的波導(dǎo)軸向長(zhǎng)度大于1λ，同軸輸入波導(dǎo)的內(nèi)半徑比外半徑小0.5λ～0.55λ，λ為工作波長(zhǎng)。

進(jìn)一步的，所述過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與同軸輸入波導(dǎo)連接端口的弧長(zhǎng)為0.86λ～0.96λ，兩過(guò)渡波導(dǎo)結(jié)構(gòu)間周向間距為1.19λ～1.59λ。

進(jìn)一步的，所述矩形波導(dǎo)長(zhǎng)度至少為2λ。