[发明专利]一种毫米波小型化波导合成网络

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体是毫米波收发组件中功率合成小型化问题。

背景技术

随着微波毫米波固态器件的发展，固态微波毫米波高功率放大技术引起了人们的 广泛关注。由于单个MMIC输出功率能力有限，难于满足工程应用的要求，功率合成 技术是获得大功率固态微波毫米波源的最重要、最有效途径。功率分配/合成技术性能 的好坏直接影响到整个系统能量的分配和合成效率。

在毫米波频段，传统的功率合成采用微波电桥形式进行功率合成，该种结构存在 的问题是体积大，已经无法满足收发组件对体积的苛刻要求。综观以往功率合成形式， 大多数都是以追求大功率为出发点，鲜有小型化的功率合成论述。所以，有必要设计 一种满足收发组件要求的小型化功率合成网络。

对于功率合成技术，由于微波芯片的二维平面结构，通常情况下，采用微带电路 进行能量的传输。在毫米波频段，由于微带形式介质损耗比较严重，合成效率较低， 同时兼顾合成功率容量的考虑，可以采用波导形式进行信号的传输与合成。但是，波 导形式会使整个功率合成网络尺寸增加。结合微带二维平面优势与波导低损耗、高功 率的优势，本发明在传统波导形式合成网络的中心对称处，引入“锲”形切口与感性调 谐柱，将合成网络的尺寸大大减小，并且合成性能有较大提高。

发明内容

要解决的技术问题

本发明主要是解决毫米波收发组件中发射支路功率合成及小型化问题，设计了一 种插损低、效率高及尺寸小的功率合成网络。

技术方案

本发明基于微波分支波导中，H-T接头(图1)的基本特性：在端口1与2同时 等幅同相输入同一频率的TE₁₀波，则由于两者在端口3的支臂中电场方向相同，中心 对称面离两端口的距离相等，因而将同相叠加而获得最大能量输出；这时在主波导中 驻波的电压波腹点正好位于对称平面上，因此对H-T接头来说，当在对称平面形成驻 波电压波腹时，在对于对称平面为偶函数分布的电场下，分支中将获得最大能量输出， 据此，可利用H-T进行功率合成。

同时，考虑输出媒介波导窄边与宽边对传输性能的影响。根据矩形波导传输理论， 其窄边尺寸b一般等于宽边尺寸a的一半左右，这是基于波导的单模传输条件和最大 微波功率容量考虑。宽边a主要影响波导的工作频率范围，窄边b主要影响波导的功 率容量，窄边b并不是越小越好，b越小，越容易引起击穿，通过的功率也就越小。

本发明就是基于以上理论分析，通过优化波导宽边a和窄边b的尺寸，达到功率合 成小型化的目的。

一种毫米波小型化波导合成网络，其特征在于包括波导合成器和微带-探针过渡板； 所述的波导合成器为H-T接头，在H-T接头的波导合成处设有一个锲形切口，在H-T 接头的波导输出口对称中心线上设有调谐柱，在H-T接头的输入口面的中心处开有长 方形孔，长方形孔往外延伸为长方体，微带-探针过渡板位于长方体的下底面上，微带 -探针过渡板的宽边一端与波导壁接触；所述调谐柱具有感性。

所述的波导合成器的波导口尺寸为2mm×6mm。

所述的调谐柱的直径为0.4mm，距离锲形切点为1.1～1.5mm。

所述的锲形切口的高为2mm，垂直高的边为4mm。

所述的微带-探针过渡板距离波导合成器的短路面为2mm。

有益效果

本发明提出的一种毫米波小型化波导合成网络，有益效果如下：

1)低插损。在合成网络的波导输出口对称处置入“感性”调谐柱，通过优化调谐 柱的位置及尺寸参数，改善了链路匹配，减小了插损，整个链路插损只有0.1dB。

2)高效率。在合成网络的波导合成处，巧妙的引入“锲”形切口，通过优化切口 的尺寸，有效的降低了传输损耗，提高了合成效率，合成效率达到了95.8％。

3)小型化。通过考虑波导的功率容量及截止频率，采用非标波导(2mm×6mm) 形式接口，大大减小了合成器的尺寸，整个合成器尺寸只有15mm×18mm× 8mm。

4)易扩展。通过合成布局，可以将该二路合成网络进行四路、八路扩展，满足不 同功率输出下的合成要求。

附图说明

图1H-T结构图

图2H-T接头等效电路图

图3小型化功率合成网络框图