[发明专利]采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法

摘要

本发明公开了一种采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法，其特征为采用微带探针天线阵列辐射至波导内部实现空间功率合成，特别适用于三代半导体器件的高功率密度合成。该功率合成结构主要通过下述步骤实现：a.设计微带探针天线阵列至波导的宽带转换结构；b.设计50Ω微带至微带探针天线的微带过渡段。由此形成多路空间合成结构。相比现有的合成技术，本发明大大减小了功率合成结构的体积，促进了微波功率放大模块的向小而精的方向发展。

主权项

1.一种采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法，其特征在于：采用微带探针天线阵列辐射至波导内部实现宽带空间功率合成，该宽带空间功率合成结构的设计方法包括以下步骤 步骤1、微带探针天线阵列的设计：根据波导和被合成功放模块的尺寸选择适配的M×N型的微带探针天线阵列，其中M为微带探针天线阵列中天线的行数，M≥1，N为微带探针天线阵列中天线的列数，N≥1；然后根据微带探针天线横向和纵向间距确定各探针的相位差，并通过调整微带探针天线深度使各微带探针天线的相位一致；为了实现相位补偿，任意两微带探针天线的间距L_p与微带探针天线在波导内的深度差D_p之间关系如公式（1）； 步骤2、微带探针天线阵列至波导的宽带转换结构设计：根据公式（2）确定每个微带探针天线的等效阻抗R_a； R_a＝R_WK   （2） 式中，K为探针的个数；R_W为波导的等效阻抗； 通过探针的等效阻抗得出探针的宽度，且探针天线的横向间距以及最内部一列探针到波导短路面的距离相等，均为D，D＝λ₀/4,其中λ₀为中心频率对应的波长； 步骤3、微带至微带探针天线的微带过渡段设计：微带至微带探针天线的过渡段微带的长度根据公式（3）确定， l_g＝λ₀/4   （3） 微带过渡段的宽度Wg取决于微带过渡段等效阻抗Rg，Rg通过公式（4）得到： Wg与Rg的关系符合开放式微带特征阻抗公式组： 上述公式中，w为微带宽度，h为微带厚度，R为微带等效阻抗。