[发明专利]低损耗宽带大比例不等分径向功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率分配器，尤其涉及一种低损耗宽带大比例不等分径向功率分配器。

背景技术

功率分配器是微波工程中的一类重要的基础性器件，其广泛应用于民用通讯、微波测量、雷达、通信、电子对抗、航空航天等各种民用、军用设备中，在设备中主要起到对传输路径上的微波能量按系统要求准确分配至天线端的作用，与功率合成器及微波放大器配合，则可起到将小信号放大后合成高功率微波信号的作用，是系统中不可或缺的关键元器件。

高指向性波束技术是当前各种雷达装备、电子对抗系统乃至星地通信系统的技术发展趋势之一，需要对系统中天线阵列的每一个单元准确控制其馈入的电平幅度、相位，传统的功率分配方案中，以传统的威尔金森型分配电路为主，等比例分配应用较为广泛，虽不等分电路理论上也可实现，但其需要实现的大阻抗变化常导致微带电路线宽过小难以加工，且因需多节微带阻抗线变换方可实现宽带性能，导致器件损耗较高，对一些要求低损耗、高不等分比的系统而言难以满足需要。

传统的威尔金森功率分配器其技术问题及缺陷主要体现在以下两个方面：

1.由于通常采用微带线或带状线作为电路的承载传输线，当需器件实现大比例不等分时，需将一路分支传输线阻抗设计得很高，但受限于加工工艺、可靠性等各种因素影响，该类电路能实现不等分比例能达到3：1已属不易，与幅度加权天线阵列的技术需求相比还有相当差距；

2.对于宽带需求，需通过多节阻抗变换线实现，额外增加的阻抗变换线及额外级间隔离电阻大大增加了器件损耗，难以满足大功率的应用需求，同时平面化的结构，使得分配路数按2的指数倍规律相对更易实现，而对如5路、7路、9路等功分路数则较难实现。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，提高功率分配器不等分能力，同时使功分路数更加灵活，不再受限于2ⁿ关系，降低器件损耗，提升器件功率承受能力的低损耗宽带大比例不等分径向功率分配器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种低损耗宽带大比例不等分径向功率分配器，包括一同轴径向功率分配器，所述同轴径向功率分配器包括从上到下同轴设置的数个主路输出端、一主路腔体、一主路输入端，主路腔体内设有将信号能量分配至主路输出端的主路内导体；

还包括一支路腔体，所述支路腔体位于主路腔体一侧，二者平行且内部连通，所述主路内导体还通过传输线引出一支路高阻抗内导体；

主路内导体和支路高阻抗内导体够成大比例高低阻抗比，并将主路的信号能量分配至支路高阻抗内导体，所述支路高阻抗内导体位于支路腔体中，经威尔金森功分网络连接数个支路输出端，将信号能量分配到支路输出端，所述支路输出端位于支路腔体上远离主路腔体的一端。

作为优选：所述主路腔体内传输线采用同轴传输线，支路墙体内传输线采用不同宽度和厚度微带传输线或带状传输线。

与现有技术相比，本发明的优点在于：主路采用同轴径向功率分配器，主路腔体、主路内导体和主路输入端、主路输出端构成了同轴径向功率网络，完成了对宽带信号的匹配，且该结构可灵活的构造n路分配，不受限于2n关系，在主路内导体将信号能量分配至n路主路输出端处，同时引出信号能量至支路腔体中，与支路高阻抗内导体连接，通过支路高阻抗内导体与主路内导体分配前的大比例高低阻抗比，可轻松实现大比例的不等分功率分配。

再通过支路功分网络将支路高阻抗内导体所提取的能量进一步细分，可达到最终高达24：1的高比例不等分分配。由于主路分配采用同轴径向式分配，其损耗构成只有导体损耗与反射损耗，传输线采用大口径同轴传输线，因此其插入损耗较传统模式更小，且所承受功率容量更大。

本发明其设计方法上与传统的功率分配器相比有着本质上的区别，通过支路高阻抗内导体与低阻抗主路间的对比可轻松获得较大的不等分分配比，且功分路数灵活，可实现多路、多种比例的分配，由该本发明所设计的功率分配器具有分配比、功分路数灵活、宽带低损耗、大功率等优势。

附图说明

图1为现有技术中普通等分威尔金森功率分配器结构图；

图2为现有技术中不等分功率分配器结构图；

图3为现有技术中多路功率分配器结构图；

图4为现有技术中宽带功率分配器结构图；

图5为本发明结构示意图；

图6为本发明电路原理图；

图7为主路输出端的端口幅度图；

图8为支路输出端的端口幅度图。