[发明专利]一种新型组合式波导功率合成器

说明书

技术领域

本发明涉及波导功率合成器技术领域，尤其涉及的是一种新型组合式波导功率合成器。

背景技术

为了满足大功率通信、测试等系统的需要，要采用多路功率放大再进行功率合成的方法。常用的主要功率合成技术有平面功率合成技术和空间功率合成技术。平面功率合成技术主要指的是微带技术；空间功率合成技术又可分为矩形波导传输和同轴传输两种。平面微带功率合成技术可以实现较宽频带功率合成，但插入损耗很大，合成效率低，而且合成路数少、空间利用率低，很难满足高效率大功率的需求；采用同轴波导的功率合成技术能够实现较小的插入损耗及较宽的工作频带，但通路损耗较大，且形状大多以圆形为主，加工精度要求高，装配拆卸难度大，空间利用率低，通风效果较差，面临大功率条件下高密度散热的难题。采用矩形波导传输的功率合成技术不仅具有插入损耗小、合成效率高的优点，更能满足宽工作频带和较小物理尺寸的实际应用要求，加工装配简易，放大器模块分布整齐，可有效提高合成器的散热效率。微波毫米波固态功率放大器作为微波毫米波雷达、制导及通信、测试等系统的一个重要组成部分，已经成为微波毫米波领域研究的重要方向。随着对放大器输出功率要求的不断提高，单个放大芯片的输出功率已不再能够满足实际系统工作的需要，因此，必须采用多路放大、功率合成的技术来有效提高整个放大电路的输出功率。

基于微带的平面功率分配/合成技术具有工作频带宽，加工装配简单等优点，但因介质损耗大，合成效率低，空间利用率低等缺点，很难满足高效大功率放大器的要求。

基于波导的空间功率合成技术可以有效地防止辐射损耗，具有通路损耗低、散热效率高、幅相一致性高及功率容量大等优点，但波导结构的加工成本高，且主要集中在较高的毫米波频段应用，在较低频率的微波频段，波导功率分配/合成结构由于尺寸过大，难以应用到实际工程中。

基于平面微带电路的超宽带功率分配/合成技术是常用的超宽带大功率放大器技术，其结构如图1所示，经逐级阻抗变换，信号一分二、二分四。随着输出功率指标的提高，需要更多路数的功率放大器芯片进行合成，这种平面微带电路的尺寸不断增大，介质损耗变大，从而导致合成效率低下，难以满足大功率高效合成输出的要求。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新型组合式波导功率合成器。

本发明的技术方案如下：

一种新型组合式波导功率合成器，其中，包括若干个基本功率合成器单元和若干个二合一组件实现2^N路组合式的功率合成，其中N≥2。

所述的新型组合式波导功率合成器，其中，所述基本功率合成器单元由四个有源放大器组件和二个四合一组件组成。

所述的新型组合式波导功率合成器，其中，所述四合一组件是由三个二合一组件一体化加工而成，包括一个输出端口、四个输入端口、三个负载匹配圆柱和三个负载匹配窗口。

所述的基本功率合成器单元，其中，所述基本功率合成器单元中的两个四合一组件的结构是完全相同的，一个用于一分四的功率分配，另一个用于四合一的功率合成；当用于功率分配时其中一个四合一组件的原输入端口用作输出端口，原输出端口用作输入端口。

所述的基本功率合成器单元，其中，所述的有源放大器组件包括输入矩形波导端口及输出矩形波导端口、二个同轴耦合探针的输入和输出，和一个微带放大电路，输入矩形波导端口与微带放大电路的输入端之间通过一个同轴耦合探针连接，输出矩形波导端口与微带放大电路的输出端之间通过另一个同轴耦合探针连接。

所述的基本功率合成器单元，其中，当用于功率分配时的四合一组件的四个输出端口分别与四个有源放大器组件的输入端口对接，四个有源放大器组件的输出端口分别与发挥功率合成作用的四合一组件的四个输入端口对接。

所述的新型组合式波导功率合成器，其中，所述耦合探针采用包括但不限于台阶变换或曲线变换结构；所述耦合补偿柱为圆柱、方形柱或长方形柱。

所述的新型组合式波导功率合成器，其中，所述二合一组件包括一个输出端口、两个输入端口、一个负载匹配圆柱和一个负载匹配窗口；所述的二合一组件，用于功率分配或功率合成；当用于功率分配时作为原功率合成的原一个输出端口用作输入端口，原两个输入端口用作输出端口。

所述的新型组合式波导功率合成器，其中，所述负载匹配窗口的终端为吸收界面，吸收界面用于优化信号隔离参数。