[发明专利]一种微波功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，特别涉及一种微波功率分配器。

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

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于波导技术、具有腔体结构的微波功率分配器，以提高带宽，降低损耗。

为达到上述目的，本发明提供了一种微波功率分配器，该微波功率分配器包括相互连通成一体的耦合腔和矩形波导腔，以及耦接于耦合腔的偶数个耦合器，其中：耦合腔外形呈正四棱柱形状，该正四棱柱的一侧面的中央部分在矩形波导腔终端短路面处与矩形波导腔相接并连通，在该侧面的相对侧面开有偶数个窗口，每个窗口中耦接一个用于耦合微波信号的耦合器；矩形波导腔为该微波功率分配器的主路端口，偶数个耦合器为该微波功率分配器的支路端口，且所有支路端口为等分端口。

上述方案中，所述正四棱柱形状的耦合腔的底面长度与矩形波导腔侧面长度相等，正四棱柱形状的耦合腔侧面高度大于矩形波导腔侧面宽度。

上述方案中，所述耦合腔耦接有耦合器的侧面具有面对称结构，其对称面与矩形波导腔终端短路面相互垂直。

上述方案中，所述耦合腔和矩形波导腔由金属材料一体成型。

上述方案中，所述耦合器具有相同的结构和形状，包括探针和匹配电路，探针和匹配电路由制作在陶瓷基片上的微带线构成。

上述方案中，所述耦合器分为上下两层，其陶瓷基片上制作有微线带的一面相对配置，两层耦合器中间的部分设置有屏蔽盒。

上述方案中，所述耦合器的侧面开有2个窗口，该侧面的对称面将所述微波功率分配器分为两部分，每一部分都有1个窗口。

上述方案中，所述耦合器的侧面开有4个窗口，该侧面的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1个窗口

本发明的有益效果是：

本发明提供的微波功率分配器，由于采用空间电磁波合成，电磁波在空间传输中，损耗非常小，而传统的微带线合成技术，微带线产生的损耗特别在高频范围损耗更加增大；同时空间电磁波合成中，如果单条合成支路出现故障，不会影响其他支路的合成效率，而对于传统意义的微带合成，单条支路的损坏将影响其他支路的失配，从而使得整个系统瘫痪，稳定性较差；最后一点，空间的这种合成技术，在波导口容许的范围内可以增加支路数量，因为前面提到空间的合成是与别的支路无关的，所以随着层数的增加，合成效率是一定的，而传统的传输线合成方法随着支路的增加，合成效率急剧降低，因此其扩展是相当有限的。所以本发明提供的微波功率分配器合成效率高，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。