[发明专利]多路波导功率合成器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种多路波导功率合成器及其制造方法，该多路波导功率合成器包括多个基本功率合成单元以及多个同轴连接器，同轴连接器连接至所述基本功率合成单元的输入端口以及输出端口，基本功率合成单元之间通过若干波导弯曲枝节相通，波导弯曲枝节包括E面U形弯曲波导、H面U形弯曲波导以及H面90度转角波导。通过合理设计和布局波导功率合成单元和波导弯曲枝节，实现了一个紧凑双层结构的多路波导功率合成器。本发明还公开了一种多路波导功率合成器的制造方法。多路波导功率合成器采用金属材料通过选择性激光烧结3‑D打印机一体打印而成，在实现了精确加工的同时装配简单，有效地提高了制造效率，减小了装配误差，降低了加工成本。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种多路波导功率合成器及其制造方法。

背景技术

现代先进雷达、导航和通信系统的高速发展需要大量微波和毫米波频段的固态功率放大器及其模组。为了实现实际工程应用中射频端口高功率输出的需求，往往需要将多路射频信号的功率通过功率放大器进行放大，并将放大后的输出功率进行合成，形成一路高功率信号输出，这就要求功率合成网络具有低射频损耗和高功率容量的属性。基于空气填充的波导结构的功率合成网络符合上述需求，且波导的工作带宽较宽，机械强度高，几乎无介质损耗，无辐射。此外，金属制成的波导还可以用作功率放大器及其模组的散热模块。因此，波导功率合成器是研究人员关注的重点之一。

传统的波导功率合成器基于铜或铝等结构材料采用计算机数控铣技术加工而成。多路波导功率合成器往往体积较大。虽然可以通过设计弯折紧凑的波导结构实现波导功率合成器结构的小型化，但是这样的设计使得波导功率合成器的物理结构复杂化，增加了加工的难度。在实际加工中，往往需要将一个波导功率合成器的物理模型拆分成多层结构分别加工，再通过螺丝等紧固件或精密焊接工艺将多层部件装配起来。这样使得多路波导功率合成器的加工效率低，加工成本高，且这样的加工模式造成了大量结构材料的浪费，存在的冗余结构材料增大了器件的质量。此外，多路波导功率合成器的多个部件的装配误差会恶化器件的射频性能。因此，需要寻求一种相对简单、高效率、低成本的多路波导功率合成器的制造方法。

发明内容

本发明提供一种多路波导功率合成器及其制造方法，旨在解决现有技术中采用传统减材制造技术加工波导功率合成器时，制造和装配过程复杂、加工周期长、冗余结构材料多等技术问题。

本发明第一方面提供一种多路波导功率合成器，包括N路输入端口，1路输出端口，其特征在于，该波导功率合成器包括F个基本功率合成单元以及2N个同轴连接器，其中，F＝N-1，且N＝2^m，m＞3，且m为整数。所述同轴连接器连接至所述基本功率合成单元的输入端口以及输出端口，所述基本功率合成单元之间通过若干波导弯曲枝节相通，所述波导弯曲枝节包括E面U形弯曲波导、H面U形弯曲波导以及H面90度转角波导。

进一步地，所述基本功率合成单元为宽带波导H面3-dB定向耦合器，所述宽带波导H面3-dB定向耦合器包括四个矩形波导端口，两个矩形波导端口的公共侧壁端部均设有半圆柱，所述宽带波导H面3-dB定向耦合器的两独立侧壁中间对称设有阶梯结构，所述宽带波导H面3-dB定向耦合器的底部设有凸起棱，所述凸起棱两端分别与相应所述阶梯结构相连，所述宽带波导H面3-dB定向耦合器的底部中心位置设有凸起圆柱。

进一步地，所述F个定向耦合器的波导端口共计包括N个输入端口、F个隔离端口以及1个输出端口。

进一步地，所述E面U形弯曲波导的输入端口与输出端口分别处于上下两层结构中，且所述E面U形弯曲波导中电磁波的输入方向与输出方向相反。

进一步地，所述H面U形弯曲波导的输入端口与输出端口处于同一水平面上，且所述H面U形弯曲波导中电磁波的输入方向与输出方向相反。

进一步地，所述H面90度转角波导的输入端口与输出端口处于同一水平面上，且所述H面90度转角波导中电磁波的输入方向与输出方向呈90度夹角。