[发明专利]一种新型复合函数渐变毫米波波导功率分配合成器

说明书

技术领域

本发明涉及毫米波功率分配合成技术领域，具体涉及一种新型复合函数渐变毫米波波导功率分配合成器。

背景技术

功率分配合成器通常采用单路功率放大与多路功率分配合成技术相结合的设计方法，来获得大功率的输出信号。目前的功率分配合成技术主要包括平面电路功率分配合成技术和基于波导的空间功率分配合成技术。技术特点及弊端如下：

1、传统的平面电路功率分配合成技术多采用多级威尔金森功分器级联的结构形式，随着功率分配合成路数的增多，功分器的级数随之增加，微带电路损耗也随之增大，从而造成了合成效率的下降。

但此种方案的功率容量有限、散热效率低，在毫米波频段已不再适用。

2、基于波导的空间功率合成技术中，电磁波首先由位于上侧的同轴端口进入八路径向波导，完成功率分配，进入每一路矩形波导的信号通过矩形波导-微带探针转换结构进入微带平面电路，在平面电路上完成功率放大后的信号，再通过八路径向波导完成功率的合成，从位于下方的同轴端口输出。

但缺点如下：(1)该技术所采用的立体结构增加了加工难度，且装配复杂，生产成本高；(2)该技术由于采用了同轴传输线作为多路功率分配与合成段的传输媒介，随着工作频率进入到40GHz乃至更高频段，同轴传输线的损耗变大，将严重影响合成器的合成效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种适用于毫米波频段的，具有宽频带、大容量、高效率及低损耗等优点的毫米波波导功率分配合成器。

本发明提供一种新型复合函数渐变毫米波波导功率分配合成器，分配合成器包括N级分配器和与其对称设置的通过功率放大芯片相连的相同数量的合成器；分配器母体通过一级两路波导功分器连接有2^N-2个分配器子体；合成器母体通过一级两路波导合路器连接有2^N-2个合成器子体；一级两路波导功分器中的两路分支波导分别通过基于复合函数的渐变波导结构展宽为标准矩形波导，该复合函数表达式为：

X(t)＝t

Y(t)=H1e2-1e2sin2(tπ2L)-1]]>

其中X(t)为渐变波导结构的水平段的长度变化，Y(t)为渐变波导结构的竖直段的长度变化；L为渐变波导结构水平段的长度；H1为渐变波导的展宽宽度；t的取值范围为0≤t≤L。

复合函数通过调控L的长度，实现对矩形波导的窄边展宽的调控，可以在多个毫米波波段内实现超宽带的阻抗匹配，从而实现与一级两路波导功分器的输入端口和输出端口的匹配，进而控制电磁场能量在一级两路波导功分器内的分配与合成。因此，具有结构紧凑、易于实现、加工成本低、带宽宽、损耗小及输入端口驻波比低等优点。

优选方案如下：

所述分配器子体由一个一级两路波导功分器、两个带有波导探针转换结构的二级两路波导功分器和在二级两路波导功分器两侧末端的圆弧波导短路面结构组成；所述分配器子体中，一级两路波导功分器的纵向端为输入端口，横向两端口为输出端口；二级两路波导功分器的输入端口与一级两路波导功分器的其中一个输出端口相连接，输出端口为阻抗微带线。阻抗微带线的阻抗值为50Ω。