[發明專利]基于同軸TE01模式的n路波導空間徑向功率分配合成器

有效

• 申請號: 202110481034.7
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113224493B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 謝小強;李雪鵬;張譯戈;閆卓偉;馬柱榮;原銘偉;龔志偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發明提供一種基于同軸TE01模式的n路波導空間徑向功率分配合成器，包括同軸線，n個大小形狀相同的輻射狀排列的矩形波導，n個矩形波導沿徑向均勻分布，同軸線底部設置三級同軸匹配短路面。由于采用同軸圓對稱TE01模式，可有效降低非圓對稱模式干擾，得到優于傳統的基于圓波導TE01模式徑向功率分配合成器工作頻率帶寬，并克服了傳統的基于同軸線徑向波導空間功率分配合成器在高頻應用時的尺寸限制和功率容量限制，具有工作頻帶寬、合成支路數目多、功率容量高、適用于高頻率工作以及便于加工實現的技術特點，突破了傳統波導空間徑向功率合成器所面臨的諸多限制，可用于實現微波、毫米波、太赫茲頻段的寬帶多路高功率合成系統。

技術領域

本發明涉及微波毫米波太赫茲技術領域，特別涉及微波毫米波太赫茲功率合成技術領域。

背景技術

在波導空間徑向功率合成技術中，多個單模支路(多為矩形波導)以徑向構架的方式組合為圓對稱模式合成輸出，具有合成支路多、合成效率高的技術特點，備受業內關注。當前，波導空間徑向功率合成器根據合成輸出的圓對稱模式不同，分為基于圓波導TE01模式的徑向功率合成器和基于同軸TEM模式的徑向功率合成器。

在基于圓波導TE01模式的徑向功率合成中，多個TE10模式矩形波導支路以兩兩寬邊相鄰的方式沿圓波導周界徑向排列，在圓波導內組合成圓對稱TE01模式輸出。在這類合成技術中，合成輸出的圓波導圓對稱TE01模式為高階模式，其他非圓對稱模式(特別是低階模式)干擾嚴重地損壞了徑向功率合成器中的支路幅度、相位一致性，降低了功率合成的效率，限制了工作帶寬。因此，這類合成技術難以實現微波毫米波寬帶高效率合成。

在基于同軸TEM波模式的徑向功率合成器中，多個TE10模式矩形波導支路以兩兩窄邊相鄰的方式沿同軸周界徑向排列，在同軸線內組合成圓對稱TEM模式輸出。在這類合成技術中，各支路矩形波導兩兩窄邊相鄰，寬邊尺寸保持確定值，要增加合成網絡支路數目，勢必增大同軸線直徑，這必將帶來高次模式的干擾；另外，合成輸出的同軸TEM模式其單模工作特性須由較小橫截面尺寸保證，這在高頻率(比如毫米波、THz)應用時帶來更大的加工實現難度，同時也會降低系統的功率容量。因此，這類合成技術在合成支路數目不會太多、工作頻率不會太高、且功率容量也不會太高，高頻率下加工實現難度大，不便于毫米波多路高功率合成應用。

為此，針對以上傳統的波導空間徑向功率合成技術缺陷，本發明提出了一種基于同軸TE01模式的新型n路波導空間徑向功率合成器，將多個TE10模式矩形波導支路以兩兩寬邊相鄰的方式沿同軸線周界徑向排列，組合成同軸圓對稱TE01模式輸出。在這種新型波導空間徑向功率合成器中，所合成輸出的圓對稱模式為同軸圓對稱TE01模式，可有效降低非圓對稱模式干擾，得到優于傳統的基于圓波導TE01模式徑向功率合成器工作頻率帶寬；并且，這種新型徑向功率合成器中，同軸線工作于高階模式，可采用較大尺寸橫截面的同軸線實現；還有，徑向排列的各支路矩形波導可采用窄邊尺寸較小的低阻抗波導，可在不增加同軸線尺寸的情況下實現合成網絡支路數目的增多。可見這種新型波導空間徑向功率合成器具有工作頻帶寬、合成支路數目多、功率容量高、適應于高頻率工作以及便于加工實現的技術特點，突破了傳統波導空間徑向功率合成器在高頻率、寬頻帶、多支路、高功率以及加工實現等方面所面臨的諸多限制，可用以滿足日益增長的微波、毫米波、太赫茲寬帶高功率合成需求。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明提供一種基于同軸TE01模式的n路波導空間徑向功率分配合成器，可有效解決傳統波導空間徑向功率分配合成器在高頻率、寬頻帶、多支路、高功率以及加工實現等方面所面臨的諸多問題。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：