一種新型寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/合成器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波毫米波技術領域，特別涉及一種功率分配/合成器。
【背景技術】
[0002] 隨著微波毫米波技術在雷達、制導及衛(wèi)星通信等領域的廣泛應用，對微波毫米波 信號源的帶寬、增益及輸出功率等指標都提出了越來越高的要求。微波毫米波固態(tài)功放芯 片具有尺寸小、重量輕、可靠性高及電路結構緊湊等優(yōu)點，成為毫米波雷達、制導及通信、測 試等系統(tǒng)的一個重要組成部分。
[0003]但由于目前單個固態(tài)器件的輸出功率受自身半導體物理特性的影響以及散熱、加 工工藝、阻抗匹配等問題的限制而遠遠達不到實際工程中要求的功率輸出，無法滿足微波 毫米波大功率通信系統(tǒng)的要求。因此，在單個器件輸出功率有限的情況下，采用多個固態(tài)器 件的功率合成技術是提高系統(tǒng)輸出功率的一種有效方法。
[0004]但是，國內外高效率的功率分配合成技術一直是急需攻克的技術難題，其所遇到 的普遍問題是如何進一步有效地提高功率分配/合成效率、降低損耗、增大工作帶寬及提 高功率容量等。
[0005]目前，功率分配與合成技術方案主要分為兩種：平面功率分配/合成技術與空間 功率分配/合成技術。
[0006] 圖1所示為一種傳統(tǒng)的平面微帶威爾金森功率分配/合成器，其一般適用于微波 低頻頻段，這種微帶功率分配/合成器的合成路數少、插入損耗大，受隔離電阻與介質材料 等因素影響其功率容量較低，不能有效的散熱，具有很多的局限性。
[0007] 圖2所示為一種常用的基于波導的功率分配/合成器，輸入信號由標準同軸1-1 進入，標準同軸1傳遞的信號進過漸變圓盤1-2進入下方的圓盤，該圓盤由標準矩形波導 1-3組成，然后經過微帶探針1-4等功分為12路。該技術方案，可以將輸入信號等幅同相位 的進行分配與合成，但是受限于波導尺寸，很難將該方案應用到微波低頻頻段，無法在微波 頻段實現多路信號的功率分配與合成。另外，波導與波導分岔處容易激起高次模，惡化輸入 端口的回波反射，從而大大影響了其插入損耗與功率合成的效率。因此，如圖2所示的技術 方案同樣具有一定的局限性。

【發(fā)明內容】

[0008] 為解決上述現有技術中的不足，本發(fā)明提出一種新型寬帶徑向曲線漸變脊空間功 率分配/合成器。
[0009]本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：
[0010] -種新型寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/合成器，包括：同軸曲線阻抗變換 結構、N路阻抗曲線漸變徑向脊陣列與矩形波導陣列；
[0011] 每一路阻抗曲線漸變徑向脊由曲線阻抗?jié)u變結構與漸變矩形同軸內導體組成；
[0012] 矩形內導體與標準同軸內導體相連，在非標矩形波導內實現信號的傳遞；
[0013] 電磁信號由標準同軸輸入，由曲線漸變同軸進入到擴展波導圓盤，然后利用徑向 曲線漸變脊陣列與同軸轉換結構直接將信號等幅同相分配到N路同軸內，分配后的信號經 由標準同軸輸出，實現N路信號的分配與合成。
[0014] 可選地，作為功率合成器時，由兩個相同的寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/ 合成器與N路增益放大單元組成，寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/合成器中一個作為 功率分配器，另一個作為功率合成器。
[0015] 可選地，上述的新型寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/合成器，包括：標準同軸 輸入端口、曲線寬帶匹配同軸、寬展波導圓盤、徑向曲線漸變脊、同軸與臺階轉換矩形體、矩 形內導體、圓柱形內導體、標準同軸、非標矩形波導；
[0016]工作時，電磁波信號首先由標準同軸進入，經由曲線寬帶匹配同軸向下繼續(xù)傳輸； 曲線寬帶匹配同軸與擴展波導圓盤相匹配，將電磁信號傳輸到擴展波導圓盤內，由擴展波 導圓盤進入每一路分支進行功率分配；待分配的電磁波信號首先經過徑向曲線漸變脊，輸 入端的電磁信號傳輸到同軸與臺階轉換矩形體，通過同軸與臺階轉換矩形體與矩形內導體 完成電磁信號到同軸內導體的過渡；經由矩形內導體傳遞的信號通過圓柱形內導體與標準 同軸進行阻抗匹配輸出，完成輸入信號的N路等幅同相分配；在非標矩形波導內利用波導 同軸與曲線漸變脊轉換結構，直接將徑向波導圓盤內的信號分配同軸中；分配后的各路信 號分別經過外部的增益放大電路分別進行放大，再由與分配結構相同的合成結構進行功率 合成，合成后的信號由標準同軸輸出，進而完成功率分配與合成。
[0017]可選地，所述曲線寬帶匹配同軸內外導體的坐標（X，z)遵循以下方程：
[0018]
[0019] 其中，j和p分別為同軸漸變結構的高度與寬度，m與η均為大于1的正整數。
[0020] 可選地，所述徑向曲線漸變脊的結構曲線（X，y)坐標遵循以下方程：
[0021]
[0022] 其中，1 >k> 0,a與b分別為曲線起點y軸方向的高度，c與d分別為曲線起點 與終點X軸方向距圓心的距離。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：
[0024] (1)工作頻帶寬：通過改變徑向非標準矩形波導、徑向曲線漸變脊與同軸匹配結 構的尺寸，避免了常規(guī)矩形波導受波導尺寸的限制，可工作在微波毫米波低頻到高頻各個 頻段，實現寬帶頻率覆蓋；
[0025] (2)輸出功率大：由于采用了徑向非標波導與徑向曲線漸變脊相結合的同軸功率 分配/合成方案，功率的分配與合成都在空間中完成，因此，該結構具有較大的功率容量， 可根據不同的頻段要求和具體的功率器件，達到不同的輸出功率；
[0026] (3)功率損耗低：由于功率分配和合成過程均在低損耗的徑向波導內完成，因此， 大大降低了微波毫米波能量的傳輸損耗；
[0027] (4)具有高度的幅相一致性：由于該結構在能量的分配段及合成段均采用了軸對 稱結構，從而有效避免了幅相不一致性帶來的能量損耗，大大提高了功率合成的效率；
[0028] (5)功率分配/合成路數多：該分配合成結構采用了軸向對稱結構，調節(jié)波導和軸 向曲線漸變脊尺寸，靈活確定合成路數，合成路數的提高有效地增大了系統(tǒng)的輸出功率能 力；
[0029] (6)結構緊湊，便于應用：采用同軸連接器作為輸入輸出接口，功率的分配、放大 和合成均集成于一體，整個結構小巧輕便，具有很強的工程實用性。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為現有的平面微帶威爾金森功率分配/合成器的結構圖示意圖；
[0032] 圖2為現有的基于標準矩形波導的功率分配/合成器的結構示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明新型寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/合成器一個實施例的結構 示意圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明功率分配/合成器的同軸過渡結構剖視圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明功率分配/合成器的徑向漸變脊組成的支路結構剖視圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0037] 傳統(tǒng)的平面電路功率分配合成技術方案在結構實現上較為簡單，但是降低損耗、 增加合成路數、提高功率容量與有效散熱問題都很難解決，因而合成效率和承受功率并不 理想?；趶较虿▽У目臻g的功率分配與合成技術可以有效地防止輻射損耗，具有損耗低、 幅相一致性高及功率容量大等優(yōu)點，但是受限于波導與結構整體尺寸，很難將該方案應用 到微波低頻頻段，無法在微波頻段實現多路信號的功率分配與合成。另外，波導與波導分岔 處容易激起高次模，惡化輸入端口的回波反射，從而大大影響了其插入損耗與功率合成的 效率。
[0038] 由于現在的功率分配/合成方案具有一定的局限性，為了解決以上問題，進一步 提高功率分配與合成效率、降低損耗、增大工作帶寬及提高功率容量等，本發(fā)明提出了一種 新型寬帶徑向曲線漸變脊空間功率分配/合成器，該功率分配/合成器適用于微波毫米波 各頻段內的功率分配與合成，可以根據不同分配與合成路數要求靈活設計，路數一般為2 路至64路之間。該功率分配/合成器采用了具有低損耗、寬頻帶特性的寬帶徑向曲線漸變 脊同軸功率分配合成結構，整體結構主要由同軸曲線阻抗變換結構、N路具有高幅相一致性 和高功率分配合成效率的阻抗曲線漸變徑向脊陣列與矩形波導陣列構成，每一路阻抗曲線 漸變徑向脊由新型曲線阻抗?jié)u變結構與漸變矩形同軸內導體組成，矩形內導體與標準同軸 內導體相連，在非標矩形波導內實現了信號的傳遞，將同軸曲線阻抗?jié)u變結構內傳遞的信 號等幅同相功分為N路，分配后的信號經由標準同軸輸出，進而實現N路信號的分配與合 成。
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