[發(fā)明專利]基于角向周期匹配的同軸TE01

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011389829.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112701435B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 殷勇;劉海霞;陳良萍;李海龍;王彬;袁學松;蒙林
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄧黎

本發(fā)明公開了一種基于角向周期匹配的同軸TE₀₁模功率合成/分配器，屬于毫米波功率合成/分配技術(shù)領(lǐng)域。該器件包括同軸輸入波導、同軸輸入波導外側(cè)壁設置有N個過渡波導結(jié)構(gòu)、過渡波導結(jié)構(gòu)的另一端連接有標準矩形波導；同軸波導內(nèi)導體外壁挖空有N個扇形槽，且同軸輸入波導內(nèi)導體外壁還設置有N個扇形塊，扇形塊設置于相鄰兩扇形槽的中心位置。本發(fā)明通過采用新的匹配結(jié)構(gòu)，進一步減小了插入損耗，提高了各支路之間的隔離度，最大的特點是在大尺寸同軸波導中提高了模式的穩(wěn)定度，有利于任意多路同軸功率分配/合成器性能的穩(wěn)定；同時，整體器件采用全金屬結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)高功率的合成/分配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于毫米波功率合成/分配技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種同軸徑向功率合成/分配器。

背景技術(shù)

相比于傳統(tǒng)的電真空器件，半導體器件具有尺寸小、重量輕、供電電壓低、可靠性高等優(yōu)點，因此，近年來研究人員對半導體器件從材料、工藝、和結(jié)構(gòu)等方面進行了大量深入研究，為提高單個固態(tài)器件的輸出功率。但是到目前為止，在毫米波頻段，單個固態(tài)器件的輸出功率仍然十分有限，還遠遠達不到高功率系統(tǒng)的要求。為了獲得所需的高功率輸出，需要將多個輸出功率進行合成，因此，功率分配/合成器是高功率系統(tǒng)中的重要器件，而實現(xiàn)功率分配/合成器的傳輸線有很多種，包括微帶線、共面波導、同軸線、波導等。在Ka波段及更高頻段，波導相比于其他傳輸線，沒有介質(zhì)損耗，只有較低的導體損耗，且具有高功率容量特性，從而也得到了廣泛的研究。

波導空間功率合成有多種形式，包括二進制樹形多級功率合成、波導鏈式功率合成和波導徑向功率合成。而對于傳統(tǒng)的二進制功率合成或鏈式合成在功率合成路數(shù)較多時具有路徑損耗迅速增加、功率分配/合成網(wǎng)絡龐大復雜等缺點。徑向功率合成結(jié)構(gòu)一般通過均勻饋電結(jié)構(gòu)在軸向?qū)ΨQ的傳輸線里激勵器所需的均勻模式，功率信號通過傳輸線輸入到各個端口，常見的對稱傳輸線結(jié)構(gòu)由徑向波導、錐形波導、圓波導和同軸波導。這種結(jié)果的突出優(yōu)點是功率合成/分配一次性完成，理論上路徑損耗與功率合成路數(shù)無關(guān)。同時，軸對稱的結(jié)構(gòu)和均勻的工作模式可以保證輸出端口信號優(yōu)良的幅度和相位一致性。

功率分配/合成器作為饋電網(wǎng)絡中的重要器件，隨著天線陣列單元的不斷增加，任意多路功率分配/合成器在滿足不斷增加的陣列單元對饋電路數(shù)的需求的同時，實現(xiàn)了系統(tǒng)的緊湊性。發(fā)明專利“一種基于同軸波導TE₀₁模的任意多路功率分配/合成器”(申請?zhí)枮?02010563409.X)中公開了一種功率分配/合成器，該器件的截止頻率由同軸波導的內(nèi)、外半徑之差決定，因此，同時增大同軸波導的內(nèi)、外半徑可實現(xiàn)基于同軸TE₀₁模的任意多路徑向功率分配器。然而TE₀₁模不是同軸波導的主模，需要有效的激勵所需的模式并抑制其他模式，且隨著內(nèi)、外半徑的增加，同軸波導內(nèi)模式穩(wěn)定度會越來越差，從而影響功率分配/合成器的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對同軸功率分配/合成器在大尺寸情況下模式穩(wěn)定度不足的問題，提出了一種大尺寸同軸TE₀₁模功率分配/合成器，通過設計的匹配結(jié)構(gòu)達到減小任意多路功率分配/合成器的插入損耗的同時，在一定程度上提升各支路之間的隔離度以及解決在大尺寸下同軸中模式穩(wěn)定度的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于角向周期匹配的同軸TE₀₁模功率分配/合成器，包括同軸輸入波導、N個過渡波導結(jié)構(gòu)、N個標準矩形波導，N≥2；所述同軸輸入波導的一端作為輸入/輸出端口，另一端沿側(cè)壁等間距設置N個過渡波導結(jié)構(gòu)；所述N個過渡波導結(jié)構(gòu)尺寸相同，每個過渡波導結(jié)構(gòu)的另一端均連接一個標準矩形波導；所述N個標準矩形波導作為N個輸出/輸入端口；其特征在于，所述同軸波導內(nèi)導體外壁挖空有N個尺寸相同的扇形槽，所述N個扇形槽與 N個過渡波導結(jié)構(gòu)一一對應，且每個扇形槽的對稱面與對應過渡波導結(jié)構(gòu)的對稱面重合。

進一步地，所述同軸輸入波導內(nèi)導體外壁設置有N個扇形塊，扇形塊設置于相鄰兩扇形槽的中心位置。