[发明专利]波导型集成多路功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波波导型器件，特别是一种波导型微波功率分配器件。

背景技术

微波功率分配器将输入的微波信号均匀地从多个端口输出，是一种常用的微波元件，在微波电路中具有重要的作用。微波功率分配器具有多种基本结构，包括Gysel功分器、定向耦合器、电阻性功分器、Wilkinson功分器等。这些基本结构可以实现基本的2路功率分配的功能（信号由一个输入端输入，从两个输出端以相同的功率输出）。

在实际的应用中不但需要两路的功率分配器，而且常常需要多路的功率分配。例如焦面阵列接收机需要将一路本振信号均匀地分配到多个独立的像元。在这些应用中，理论上可以使用多个独立的两路分配器级联来实现多路功率分配。但这样做有很多实际困难。首先是体积庞大，难以构成紧凑的结构，难以集成；其次是波导法兰连接点大量增加，造成损耗增加和可靠性降低。

集成型的多路功率分配器将多个功率分配单元集成在同一个单元模块内，单元模块仅有输入端口和输出端口，这样可以最大限度地减小体积和减少连接点，解决了由独立模块拼接带来的问题。现有的多路功率分配器使用多个波导呈束状的堆叠方式，通过输入波导和输出波导公共壁上的开口获得耦合，而实现功率分配，例如美国专利 Drost et al. “Compact N-way Waveguide Power Divider”, Patent Number 5196812。这种方法的缺点是，由于多个输出波导围绕在输入波导的周围，形成一个立体堆叠结构，当波导尺寸减小时（对应较高的工作频率），加工变得非常困难，以至于在毫米波段和亚毫米波段无法实现。因此这种方法由于其结构复杂而造成的机械加工的困难，无法按比例缩小，不能应用于目前迅速发展的毫米波亚毫米波领域。

发明内容

为了克服已有的波导型多路功率分配器由于其三维堆叠方式造成的机械加工困难而无法应用于毫米波亚毫米波频段，本发明提供一种新的集成多路功率分配器，该功率分配器具有准二维的特性，易于机械加工，能够应用于毫米波亚毫米波频段。该功率分配器可以实现紧凑的多路功率分配器结构，实现低损耗和高可靠性的多路功率分配。

实现本发明目的的技术方案是：

波导型集成多路功率分配器，输入信号经N级2叉树形拓扑结构的网络均衡地分配到2^N个输出端口，每个二叉树分支节点由一个3dB分支线混合电桥实现；所述多路功率分配器以波导窄边所在平面为分割面分为上、下两个部分，其中上部分为无电路结构的平面，作为波导的一个窄边；下部分包含2^N个在同一个平面内平行排列的、截面相同的矩形波导，N为大于0的整数；每个矩形波导的两端分设输入波导开口和输出波导开口；中心的两个矩形波导之一的输入波导开口作为输入波导，其它矩形波导的输入波导开口接入匹配负载；各矩形波导的宽边相邻，间隔约为中心频率处的1/4波长的长度；相邻的两个波导之间包含一个或多个3dB分支线混合电桥，使得任何一个支路都依次经过N个混合电桥的作用而在中心频率处得到1/2^N的功率输出。

由于上述多路功率分配器是一个准二维结构，其机械结构的实现可通过以下方式完成：以波导窄边所在平面为分割面将整个结构分为两个部分。其中一个部分为无电路结构的平面，其功能仅作为波导的一个窄边；另一个部分包含所有的波导和分支线结构，这个结构可以通过直接的机械铣削加工的方式实现。

作为本发明的进一步改进，所述匹配负载为楔形，匹配负载底部从大到小逐渐过渡到波导的内尺寸，使之能够完全填充波导，并辅以环氧胶，使之固定于波导上。

本项发明的有益效果是：已有的波导型多路功率分配器由于结构复杂，加工困难，难以在较高的频率应用，本项发明所采用的波导结构具有准二维的特性（所有的波导均平行排列与一个平面内），可以方便地进行机械加工。因此该结构可以按比例缩小使用，能够实现毫米波和亚毫米波段的多路功率分配。

附图说明

图1是本发明实施例1的集成功率分配器外部结构图；

图2的集成功率分配器内部结构图；

图3是本发明实施例1集成功率分配器分支线混合电桥放大图；

图4是本发明实施例1实施例集成功率分配器匹配负载结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例做进一步说明。