本发明专利技术公开了一种适用于毫米波频率高端的波导多路功率分配/合成器。该基于扇形波导的功率分配/合成器，包括一个矩形波导输入端口，一个模式激励器，一个180°扇形波导，一个匹配结构以及若干个(n≥2)矩形波导输出端口。矩形波导中的TE10模通过模式转换器(矩形波导馈源或Y型波导馈源，当扇角小于90°时用前者；当扇角介于90°和180°之间时用后者)在扇型波导内激励起TE01模，且对其他模实现抑制。经多路功率分配器实现扇形波导到n个矩形波导TE10模的模式转换和能量分配，每个输出端口的信号等幅同相。该发明专利技术与圆波导相比，扇形波导激发的模式不存在极化简并，模式纯度更高，带宽更宽；与同轴线的TEM模，其好处是损耗更小，功率容量更大，并且电路的尺寸更大，加工成本和加工难度更低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及毫米波功率合成
，具体涉及一种基于扇形波导的功率分配/合成器。
技术介绍
毫米波在通信、雷达、制导、电子战、射电天文学及临床医学等领域都有重大的意义。相比微波低端，毫米波可以携带更多的信息，具有更高的跟踪与识别精度；毫米波元器件的尺寸较小，因此毫米波系统更容易小型化。在毫米波电路及电子系统中，发射机的发射功率对系统的作用距离、通信质量、干扰与反干扰能力有决定性的意义，微波毫米波全固态高功率发射系统已成为现代先进微波毫米波通信和雷达的标志。通常，微波毫米波高功率获取主要有两个途径:真空电子功率器件和固态功率器件。真空电子管、行波管等器件虽然能在毫米波频段提供足够大的功率输出，但受限于体积、重量等因素，应用范围受限；相比较而言，微波固态器件体积小、重量轻，但是受限于现有半导体物理器件特性，单个固态器件输出功率有限。采用组合多个相干放大器的功率合成技术可以将放大器的功率输出能力成倍提升，从而达到取代中小型行波管的目的，可实现体积小、重量轻、成本低、可靠性高、寿命长、电压低、失效率低等性能。功率合成技术的关键是要实现多路数、宽频带、低损耗的功率分配器，将一路信号分为若干路分别放大后，再将功率分配器用作功率合成器完成多路信号的合成，最终系统的输出功率等于每个固态器件输出功率之和，从而实现输出功率的倍增。传统的功率合成电路有Wilkinson功分器、Lange親合器和分支线親合器等，这些传统的合成/分配电路由于属于多级合成电路，且随着合成路数增加合成效率迅速降低，在高合成效率的场合已经不能满足实际需要。为了解决合成效率低的问题，各种新型的功率合成技术不断涌现，其中自由空间波的功率合成以及准光空间功率合成得到了广泛的研究与发展。自由空间功率合成技术仅适合于在空间功率需求点获取高功率，这类技术不便于实现标准接口的固态高功率输出，不利于系统应用推广；可实现具有标准输出口的准光空间功率合成技术也面临合成能量收集效率低下，合成网络中高次模式影响，合成网络频率带宽窄，辐射损耗等问题。因此，在九十年代基于波导的空间功率合成技术应运而生。基于波导的空间功率合成技术合成效率较高，能有效的防止辐射损耗，具有良好的散热性能，结构简单易实现等优点，较好地弥补了准光功率合成技术和自由空间功率合成技术的不足。同时，它可以不受工作频率及波导尺寸的限制，工作于微波、毫米波以及更高的亚毫米波频段，有效地解决了在更高频段实现高功率输出的难题。波导结构具有低损耗和大功率容量的特点，所以在高功率微波系统和毫米波系统中，波导的功分/合成电路有着无可替代的作用。径向波导合成器采用多路波导径向构架，可在一级波导电路中实现多路合成，具有低损耗、多支路特点，并可具有高功率容量特性，是一种微波毫米波多路高效率高功率合成网络。径向波导具有单位角度的径向路数越多，模式越纯净的特点，而在实际使用中会出现有足够多的合成路数就能满足使用的特殊情况(输出功率的实际需求和成本控制)，合成器的路数并一定是越多越好。本专利技术采用扇形波导代替圆波导结构。好处是:扇形波导不存在极化简并，并且扇角越小，模式纯度越高，且工作模式的带宽比圆波导更宽。在扇形波导中激励起1^模，在各个分配端口可以得到等幅同相的信号。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够适用于毫米波频率高端的波导多路功率分配/合成器。通过模式转换器将标准矩形波导中的TE1。模转换成扇形波导的TEqi模，再馈入径向波导功率分配/合成器，实现各个分配端口的等幅同相输出。与基于圆波导的径向合成器相比，可以保证模式的纯度，实现低损耗，又能满足较多路数的功率合成。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是:该波导功率分配/合成器分为模式转换器和分配/合成器两部分。包括一个矩形波导输入端口，一个模式转换器，一个扇形波导，一个匹配结构以及若干个(n ^ 2)矩形波导输出端口。矩形波导中的TE1。模通过模式转换器(矩形波导馈源或Y型波导馈源，当扇角小于90°时用前者；当扇角介于90°和180°之间时用后者)在扇型波导内激励起了匕^莫，且对其他模实现抑制。该扇型波导输入口、匹配结构以及若干个(η>2)矩形波导输出端口，可以实现该模式到η个矩形波导TE1id模的模式转换和等幅功率分配。进一步的是，所述矩形波导为BJ900标准矩形波导。进一步的是，所述的标准矩形波导输出口与矩形波导馈源或Y型波导馈源相连接。进一步的是，所述矩形波导馈源或Y型波导馈源输出的信号馈入到扇形波导，在扇形波导激励口激励起TEtn模式。进一步的是，输入信号经过所述功率分配/合成器，分为η多2路矩形波导的TEiq模，每个输出端口等幅同相。其中匹配结构为一个薄的扇形台。本专利技术的有益效果:该波导功率分配/合成器利用模式转换器实现输入矩形波导TE1。模到扇形波导TE Μ模式的转换，该模式能够用于功率分配/合成器，得到η路信号的等幅同相功分。该专利技术与圆波导相比，扇形波导激发的模式不存在极化简，模式纯度更高，带宽更宽；与使用同轴线的TEM模相比，其好处主要是电路的尺寸更大，降低了加工要求，该结构尤其适用于毫米波频率高端。【附图说明】图1是本专利技术基于扇形波导的功率分配/合成器的扇形波导扇角为任意度数Φ时，激励起所需模式TEJt的次第，以及当扇角小于90°时用矩形波导馈源；当扇角介于90°和180°之间时用Y型波导馈源。图2是本专利技术基于扇形波导的功率分配/合成器的结构示意图；图3是本专利技术基于扇形波导的功率分配/合成器的模式转换器示意图；图4是本专利技术基于扇形波导的功率分配/合成器的分配器示意图图5是本专利技术基于扇形波导的功率分配/合成器的曲线图；图6是本当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于扇形波导的功率分配/合成器，所述基于扇形波导的功率分配/合成器包括矩形波导输入端口(1)、模式转换器(3)和180°扇形波导(4)以及多个功率分配端口(P1，P2，···，Pn)，所述功率分配/合成器矩形波导中的TE01模通过模式转换器(矩形波导馈源或Y型波导馈源，当扇角小于90°时用前者；当扇角介于90°和180°之间时用后者)在扇型波导内激励起TE01模，且对其他模实现抑制。该信号可以通过分配器(5)分为若干路，其中匹配结构(501)可以使输入端口(1)的反射系数最小，从而实现输入端口(1)到输出端口(P1，P2，···，Pn)的功率等幅同相分配。当在端口(P1，P2，···，Pn)输入等幅同相的信号时，径向功率分配器(1)就可以在端口(1)得到n路信号的合成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：詹铭周，杨涛，李宁晓，何望栋，刘珂伟，杨明涛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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