毫米波径向波导功率合成器制造技术

本发明专利技术提出一种毫米波径向波导功率合成器，包括：外围金属壁，其具有通孔，通孔包括上孔部和下孔部；同轴连接器，与通孔相连，作为径向波导的输入端口；玻璃绝缘子，设置在上孔部内；内导体探针，内导体贯穿通孔，其中，内导体探针的上部和下孔部构成同轴波导，内导体探针的下部和外围金属壁的下方区域构成径向波导，其中，内导体探针垂直于径向波导且位于径向波导的圆心，径向波导包括多个输出端口；电容加载结构，与内导体探针的下部相连，探针焊锡植球，设置在内导体探针的下部，用于在加热融化后，弥合电容加载结构与内导体探针之间的缝隙。本发明专利技术具有功率分配一致性好、易于实现、成本低、复杂度低、可扩展性好、成品率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及毫米波功率合成
，特别涉及一种毫米波径向波导功率合成器。
技术介绍
毫米波功率合成是提高毫米波发射机功率的关键技术，能够显著提高微波通信和雷达的探测距离。传统的矩形波导端口的径向功率合成器是实现多路功率高效合成的解决方案之一，其工作过程中主要包括两个电路转换结构:电磁波从矩形波导端口输入，矩形波导-探针转换结构将矩形波导内能量耦合到同轴波导内传输，再经过同轴线到径向波导转换结构激励出径向分布的电磁波。在毫米波频段，金属矩形波导具有低损耗的优势，因而得到广泛应用，同轴连接器在较低频段是主流连接器，而随着工作频率的升高，面临困难变大，使用较少，在60GHz频段，就公开资料而言，尚未见到将同轴连接器直接用于功率合成的设计。不同传输线的转换结构，不仅带来了额外的传输损耗，还增加的设计的工作量，同轴波导部分需要介质材料来支撑内导体，介质材料引起同轴波导阻抗的变化，这需要一些精细的电路结构来改善匹配，这在设计上比较复杂，对电路工艺的要求非常高。有些时候电路加工精度都是无法保证的，毫米波对工艺的高敏感度，决定了传统矩形波导端口径向波导功率合成器的实现难度大、成本尚。更加重要的是，随着毫米波工作频段的升高，其对电路中的不连续性变的更加敏感，尤其在要求电接触的电路类型中，不连续性等效的寄生参数会严重影响电路的性能。例如在60GHz，中心探针的直径在0.23mm左右，相应的探针安装孔必须大于或者等于0.23mm，就国内而言，这个加工精度要求非常有挑战性，通常是将安装孔开的大一些以便安装探针，然而这必然导致中心探针和安装孔之间形成圆柱环形空气缝隙接触，该缝隙等效于一个径向分布的电容。径向分布电容通常不是径向均匀分布的，这不仅破坏中心探针和径向波导的匹配状态，而且导致不同角度对应的支路的幅度和相位特性各不相同，不能满足毫米波功率合成对高幅度相位一致性功率合成器的需求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种各支路一致性好的毫米波径向波导功率合成器，具有易于实现、成本低、复杂度低、可扩展性好、成品率高的优点。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提出了一种毫米波径向波导功率合成器，包括:外围金属壁，所述外围金属壁具有通孔，所述通孔包括上孔部和下孔部；同轴连接器，所述同轴连接器与所述通孔相连，作为径向波导的输入端口 ；玻璃绝缘子，所述玻璃绝缘子设置在所述上孔部内；内导体探针，所述内导体探针贯穿所述通孔，其中，所述内导体探针的上部和所述下孔部构成同轴波导，所述内导体探针的下部和所述外围金属壁的下方区域构成径向波导，其中，所述内导体探针垂直于径向波导且位于所述径向波导的圆心，所述径向波导包括多个输出端口 ；电容加载结构，所述电容加载结构与所述内导体探针的下部相连；探针焊锡植球，所述探针焊锡植球设置在所述内导体探针的下部，用于在加热融化后，弥合所述电容加载结构与所述内导体探针之间的缝隙。根据本专利技术实施例的毫米波径向波导功率合成器，使工作在60GHz频段合成器各支路的幅度和相位具有高度的一致性，具有易于实现、成本低、复杂度低、可扩展性好、成品率高的优点。另外，根据本专利技术上述实施例的毫米波径向波导功率合成器还可以具有如下附加的技术特征:在一些示例中，还包括:多个定位杆，所述多个定位杆均匀分布在所述径向波导的同心圆上，且处于所述径向波导的外围，所述多个定位杆用于将外围金属壁上下部分定位在同一个圆心上。在一些示例中，所述同轴连接器为1.85mm同轴连接器。在一些示例中，玻璃绝缘子同时实现连接输出端口、构成同轴线内导体和构成径向波导中心探针二种电路功能。。在一些示例中，所述径向波导的多个输出端口均为矩形波导。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【附图说明】本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1是根据本专利技术一个实施例的毫米波径向波导功率合成器的结构水平视图；图2是根据本专利技术一个实施例的毫米波径向波导功率合成器的结构垂直视图；图3是根据本专利技术一个实施例的内导体探针精确定位示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的径向分布电容消除过程示意图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的毫米波径向波导功率合成器。图1是根据本专利技术一个实施例的毫米波径向波导功率合成器的结构水平视图。如图1所示，该毫米波径向波导功率合成器包括:外围金属壁110、同轴连接器120、玻璃绝缘子130、内导体绝缘子140、内导体探针150和探针焊锡植球160(图1中未示出)。其中，外围金属壁110具有通孔，该通孔包括上孔部和下孔部。同轴连接器120与通孔相连，作为径向波导的输入端口。在本专利技术的一个实施例中，例如，该同轴连接器120为1.85mm的同轴连接器。玻璃绝缘子130设置在上孔部内。内导体探针140贯穿通孔，其中，内导体探针140的上部和外围金属壁110的下孔部构成同轴波导，内导体探针140的下部和外围金属壁110的下方区域构成径向波导，其中，内导体探针140垂直于径向波导且位于径向波导的圆心，径向波导包括多个输出端口。更为具体地，在一些示例中，该多个输出端口例如均为矩形波导。电容加载结构150与内导体探针140的下部相连。具体地说，内导体探针140在径向波导内的部分和电容加载结构150实现电磁波从同轴波导到径向波导的转换，采用三维精确定位技术确保内导体探针140垂直于径向波导且位于径向波导圆心，其中内导体探针140和电容加载结构150之间存在寄生的径向分布电容效应，该效应需要通过内导体探针端点植球技术消除。探针焊锡植球160设置在内导体探针140的下部(例如图4(d)所示)，用于在加热融化后，弥合电容加载结构150与内导体探针140之间的缝隙。如上所述，内导体探针140和电容加载结构150之间存在寄生的径向分布电容效应，因此在内导体探针140的下部端点处连接一个焊锡球，带焊锡球的内导体探针140插入安装孔在高温下加热，焊锡球融化后，在重力的作用下往下流动，将内导体探针140和加载电容结构150之间存在的圆柱环形空隙弥合，从而消除径向分布电容效应。在本专利技术的一个实施例中，结合图3所示，该毫米波径向波导功率合成器还包括:多个定位杆(图中未示出)。多个定位杆均匀分布在径向波导的同心圆上，且处于径向波导的外围，多个定位杆用于将外围金属壁上下部分精确定位在同一个圆心上，也即确保外围金属壁上下部分共圆心。图3中以8个定位杆为例。作为具体的示例，结合图1和图2所示，电磁波从1.85mm同轴连接器的端口 9输Ac玻璃绝缘子内导体探针分为两个部分，见图1所示的同轴波导和径向波导这两部分。内导体探针140和外围金属壁110构成同轴波导，并且，在本专利技术的一个实施例中，电磁波以TEM模式在同轴连接器120的同轴线中传播，当电磁波传输一段距离(大于1/4波长，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波径向波导功率合成器，其特征在于，包括：外围金属壁，所述外围金属壁具有通孔，所述通孔包括上孔部和下孔部；同轴连接器，所述同轴连接器与所述通孔相连，作为径向波导的输入端口；玻璃绝缘子，所述玻璃绝缘子设置在所述上孔部内；内导体探针，所述内导体探针贯穿所述通孔，其中，所述内导体探针的上部和所述下孔部构成同轴波导，所述内导体探针的下部和所述外围金属壁的下方区域构成径向波导，其中，所述内导体探针垂直于径向波导且位于所述径向波导的圆心，所述径向波导包括多个输出端口；电容加载结构，所述电容加载结构与所述内导体探针的下部相连；探针焊锡植球，所述探针焊锡植球设置在所述内导体探针的下部，用于在加热融化后，弥合所述电容加载结构与所述内导体探针之间的缝隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，陈文华，冯正和，葛宁，郝清，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11