[发明专利]微波功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及微波器件，特别涉及微波功率分配器或合成器。

背景技术

在微波领域，微波功率放大器是系统组成的重要器件。微波功率放大器最重要的指标是输出功率、效率以及增益。近年来固态微波功率器件发展迅猛，逐渐替代了以往笨重的行波管放大器，半导体固态微波器件具有体积小、重量轻、稳定性高等特点，然而固态微波器件的最大缺点是输出功率相对较低。为了获得大功率微波，往往需要采用微波功率分配和合成技术，这就是常用的功率分配器和合成器。

功率分配器也称为功分器，分有源，无源两种。是一种能将一路输入信号能量分成两路或多路相等或不相等能量输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也称为功率合路器。所以，微波功率分配器通常可以写成分配器/合成器，如果各个支路端口分配到的信号相同(包括功率、幅度、相位等)，则称为等分分配器/合成器。如图1所示的具有一个主路端口和二个支路端口的二等分分配器，能够将主路端口输入的信号分为二路相同的信号从支路端口输出；图2所示的具有一个主路端口和四个支路端口的四等分分配器，则可以将主路端口输入的信号分配为四路相同的信号从支路端口输出。微波信号从主路到支路的分配或从支路到主路的合成，都会产生一定损耗，损耗实质上与功率分配器的功率分配比有关。如两等分功率分配器的分配损耗是3dB，四等分功率分配器的分配损耗是6dB。用于微波功率合成的电路有很多种，主要以平面电路的Wilkinson功率分配器、Langer耦合器等为主，波导功率合成通常采用E面分支或H面分支器，近年来空间功率合成的方式发展迅速。平面电路的功率分配器/合成器优点是体积小，成本低，但是损耗相对较大；基于波导的功率合成器特点是损耗极小，但是体积往往较大。另外，普通的波导E面或H面分支器，带宽往往受限比较大，通常只能达到中心频率的10％～20％，应用范围受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于波导技术、具有腔体结构的微波功率分配器，可以提高带宽，降低损耗。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，微波功率分配器，包括矩形波导腔和耦合腔，所述耦合腔基本上成正四棱柱，其一侧柱面的中央部分在所述矩形波导腔终端短路面处与矩形波导腔相接并联通，该柱面的相对柱面开有偶数个窗口，每个窗口中插入一只耦合器，用于耦合微波信号；所述正四棱柱底面长度与矩形波导腔长度相等，所述正四棱柱高度大于矩形波导腔宽度；所述矩形波导腔为微波功率分配器的主路端口，所述耦合器为微波功率分配器的支路端口，所有支路端口为等分端口；

特别的，所述窗口数量＝2；

所述微波功率分配器具有面对称结构，其对称面将所述微波功率分配器分为两部分，每一部分都有一个窗口，所述对称面与所述矩形波导腔终端短路面垂直；

优选的，所述窗口数量＝4；

所述微波功率分配器具有面对称结构，其2个正交的对称面将所述微波功率分配器分为四部分，每一部分都有一个窗口，所述对称面与所述波导腔终端短路面垂直；

进一步的，所述波导腔和耦合腔为整体结构；

具体的，所述波导腔和耦合腔由金属材料构成；

推荐的，所述耦合器具有相同结构和形状；

具体的，所述耦合器包括探针和匹配电路；

具体的，所述探针和匹配电路由制作在陶瓷基片上的微带线构成。

本发明的有益效果是，合成效率高，插入损耗小，能够获得良好的输入输出驻波和宽频带特性，并且加工简单、装配方便。本发明能够在实现波导到微带过渡的同时完成功率分配，或者在微带到波导过渡的同时完成功率合成。

附图说明

图1是二等分分配器示意图；

图2是四等分分配器示意图；

图3是实施例1的结构示意图(立体图)；

图4是图3的主视图；

图5是图3的俯视图；

图6是图3的左视图；

图7是耦合器结构示意图；

图8是实施例的分配器Ka波段的小信号插入损耗仿真图；

图9是实施例的分配器Ka波段的输入输出端口反射仿真图；

图10是实施例2的结构示意图(立体图)。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。