[发明专利]一种毫米波宽带功率合成/分配器及其实现方法

说明书

本发明公开了一种高效率毫米波宽带功率合成/分配器及其实现方法。本发明采用了径向波导功率合成技术，具有损耗小、频带宽、功率容量大以及散热性能好的优点；在径向波导—同轴线过渡结构和同轴线—波导过渡结构中引入了多阶阻抗匹配结构，实现了较高的回波损耗，从而提高了合成效率；只需要对每一层金属板进行相应的加工，最终每层堆叠在一起即可实现装配，降低了加工难度和加工成本；能够最大限度减小因加工或者装配误差产生的高次谐波的影响，从而提高了合成效率；每路径向波导端口处于同一平面，并且与过渡波导端口所在平面平行；本发明引入了滑动孔阵列结构，克服了加工装配误差导致的信号泄露问题，拓展了带宽，增加了合成效率。

技术领域

本发明涉及微波毫米波技术，具体涉及一种高效率毫米波宽带径向波导功率合成/分配器及其实现方法。

背景技术

毫米波具有频段丰富的频谱资源，工作在毫米波频段的通信、雷达系统能获得更高的通信容量、更好的分辨率、和更强的抗干扰能力。然而，随着频率的不断升高，固态电子器件的输出功率下降的很快，不能满足系统需求，需要采用各种各样的合成技术来提升发射功率，所以高效率、低损耗的宽带功率合成器是一个很有意义的研究方向。

到现在为止，功率合成器的研究已经非常深入，形成了一个体系：(1)平面型功率合成器具有体积小、成本低、易于集成的优点，但是在高频段的情况下的损耗很大，无法实现较高的合成效率，此外，它的功率容量十分有限，因此无法应用于高频率和高功率场景(2)波导型功率合成器具有损耗小、频带宽、功率容量大以及散热性能好的优点，目前广泛应用于高频率的功率合成中，但是它的体积大，且需要较高的加工精度(3)准光功率合成器具有合成路数多、合成效率高的优点，但是需要较大的空间来放置准光元件。

径向波导功率合成器是目前比较成熟的功率合成方案。它包含N路径向波导输入结构、径向波导—同轴线过渡结构、同轴线—波导过渡结构和输出波导，可以实现N路信号功率的合成/分配，并且保证每一路信号的相位是一致的。但是，高频段功率合成器对器件加工装配精度的要求很高，比如在W波段，几微米的误差产生的微小缝隙会导致信号泄露，在腔体内产生局部谐振，严重影响合成带宽和合成效率。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种毫米波宽带径向波导功率合成/分配器，在获得全频带合成特性的基础上，克服加工装配误差引起信号泄露而导致的一系列问题。

本发明的一个目的在于提出一种毫米波宽带径向波导功率合成/分配器。

本发明的毫米波宽带径向波导功率合成/分配器，用作功率合成器，或者用作功率分配器，包括：N路径向波导输入/输出结构、径向波导—同轴线过渡结构、同轴线、同轴线—波导过渡结构、波导输出/输入结构以及滑动孔阵列结构；其中，呈中心对称的N路径向波导输入/输出结构为在基底内开设的空腔结构，各路径向波导输入/输出结构的末端汇聚至一中心点，相邻的径向波导输入/输出结构之间的夹角为360°/N；在N路径向波导输入/输出结构的末端汇聚中心设置径向波导—同轴线过渡结构；径向波导—同轴线过渡结构连接同轴线的一端；同轴线的另一端经同轴线—波导过渡结构连接至波导输出/输入结构；波导输出/输入结构为在基底内开设的空腔结构；N路径向波导输入/输出结构的端口边缘设置滑动孔阵列结构；

每一路径向波导输入/输出结构包括径向波导端口、输入/输出90°波导弯头和径向波导，径向波导为矩形波导，径向波导端口通过输入/输出90°波导弯头连接至矩形的径向波导；N路径向波导的底部位于同一平面，N个径向波导端口位于同一平面，N个径向波导端口所在的平面平行于N路径向波导的底部所在的平面；

径向波导—同轴线过渡结构包括多阶从下至上直径逐渐减小且共轴的圆柱状台阶，圆柱状台阶的中心轴位于N路径向波导输入/输出结构汇聚的中心点且垂直于N路矩形径向波导所在的平面；圆柱状台阶的材料为金属；