一种X波段介质波导电调微波均衡器制造技术

技术编号:22171960 阅读:61 留言:0更新日期:2019-09-21 12:47
本发明专利技术提供一种X波段介质波导电调微波均衡器,包括由主波导和至少一个谐波吸收腔体;所述的主波导为两面包有电路板上的一条介质波导传输线,所述的电路板两面包有介质波导铜皮,所述的介质波导传输线由两侧的介质波导铜皮上的密布的屏蔽通孔包围,所述的谐波吸收腔体为分布在所述的电路板上,介质波导传输线两侧的介质波导铜皮上的陷波谐振器,所述的陷波谐振器在介质波导铜皮上,由介质波导铜皮上密布的屏蔽通孔包围,与介质波导传输线通过耦合窗耦合。本发明专利技术采用介质波导传输线替代传统波导实现增益均衡器使微波均衡器何种更小,方便与其他微波电路进行系统集成。

An X-band dielectric waveguide electrically tuned Microwave Equalizer

【技术实现步骤摘要】
一种X波段介质波导电调微波均衡器
本专利技术涉及均衡器领域,特别是一种X波段介质波导电调微波均衡器。
技术介绍
微波功率放大组件是雷达和通信系统的核心器件,一般分类为行波管放大器和固态功率放大器。功率放大器在输入功率较小时,可认为放大器工作在线性区,而当输入功率增大到超过输入1dB压缩点时,功率放大器就进入饱和区或甚至过饱和区。在过饱和区,不仅输出功率不增反降,而且出现大信号压缩小信号的现象,同时放大器处于严重非线性状态,还会产生大量互调分量。为避免功率放大器进入饱和区或过饱和区,要严格控制其输入功率,保证功率放大器在各个频点工作于近饱和区。业界一般采用限幅器或增益均衡器实现功率放大器输入端的功率控制。限幅器一般具有较为恒定的频响曲线,而均衡器可以实现复杂多样的频响曲线,调节频响特性使其恰好满足功率放大器的输入幅度要求,这样就可以在宽带内实现功率放大器功率控制。增益均衡器可以视作具有特定波形的微波滤波器,其在微波功率模块压缩点较小的频点损耗较大,而在功率模块压缩点较高的频点损耗较小,以这种反向补偿方式使得频带内功率放大模块工作点避免进入饱和或过饱和状态。随着微波功率电子技术的发展,均衡器研究趋向于小型化、高集成度、大均衡量、较小的温飘等特点。另外由于某些发射机末级功放采用个体一致性差别较大的行波管或速调管等真空放大器,不同的放大器个体均衡曲线不同,这要求幅度均衡器具有现场可调节能力,不仅要求陷波频点位置可调,还要求有较大的可调节范围(陷波深度),能够适应不同动态范围、不同陷波频点的均衡曲线。均衡器除了陷波频点和陷波深度等要求以外还有工作带宽、回波系数与均衡精度等技术指标。均衡精度反映了均衡器实际衰减特性与预期的均衡指标的偏差,均衡精度越高,说明其均衡曲线越接近实际需要的曲线。陷波结构是均衡器的关键组成部分,它是由低品质因数的谐振结构实现的,而谐振结构旁路加载于主传输线。高品质因数的谐振器加载会使主线传输形成传输零点,其陷波频点即为谐振器的谐振频率,易知调节谐振器的谐振频率即可以实现传输零点的调节;而低品质因数的谐振结构则会对主线传输实现一定深度的陷波,品质因数越低代表谐振器的损耗越大,实现的陷波越浅,陷波带宽越大,调节品质因数的高低即可以实现陷波深度和陷波宽度的变化。国内多家科研单位和众多学者对微波增益均衡器进行了研究。文献文献【1】(姜海玲,魏建功.超宽带1-8GHz可调均衡器的设计与实现.专题技术与工程应用,2013,43(6):58-60)采用集总元件与微带电路相结合的方式实现了一种超宽带均衡器,文献中分析了集总元件理论值与关键微带电路元件的配合,并考虑电路板图对电路性能的影响,经过仿真和优化得到混合均衡器的电路模型。实物测试结果表明幅度均衡器的均衡特性与理论设计基本一致,该均衡器设计具有模型简单、体积小、电路匹配良好以及超宽带性能等优点。文献【2】(薛凯.微波毫米波增益均衡器技术研究.电子科技大学硕士论文,2008)基于谐振式滤波器综合理论,设计了一系列紧凑结构的平面均衡器,具有均衡精度高、均衡量大、驻波小等优点,在小型化、高性能的电路中具有良好的应用前景。文献中介绍了微波宽带增益均衡器设计的一般方法,以电阻加载的微带谐振器枝节作为基本的陷波单元,通过优化多个陷波单元的参数匹配,实现满足要求的宽带微波增益均衡器。文献中实现了一款均衡量大于10dB覆盖8~16GHz宽带均衡器,还实现了一款覆盖6~18GHz、均衡范围超过20dB的大动态宽频带均衡器,为均衡器的毫米波设计提供了设计参考。文献【3】(王鹏飞,陶业荣,宋庆辉.基于LTCC技术的均衡器设计.专题技术与工程应用,2013,43(7):61-64)介绍了一种以LTCC介质基板实现的三维电感和电容元件来构建的增益均衡器设计实例,实测一款工作于950~2150MHz的均衡器表面,均衡量大于5dB,回波损耗小于-20dB,在小型化和幅相一致性方面具有优势,适用于高集成度相控阵收发系统应用。文献【4】(马宁.微波功率均衡技术研究.电子科技大学硕士论文,2014)对基于LTCC工艺的基片集成波导谐振腔进行深化研究,提出了增感型基片集成波导陷波单元、增容型基片集成波导陷波单元与双折叠型基片集成波导陷波单元的微波功率均衡结构。设计完成了覆盖11.5~15GHz的增感型基片集成波导LTCC功率均衡器、6~18GHz基片集成波导与阶跃阻抗复合型LTCC功率均衡器、6~18GHz阶跃阻抗陶瓷功率均衡器。测试结果表明仿真模型高度准确性,并且同时具有传统平面微带结构的小体积、易集成以及立体波导、同轴结构的高品质因数等双重优势,具有较高的工程实用价值。传统均衡器的陷波枝节多为固定设计,枝节长度决定了陷波的频率,加载的电阻决定了陷波深度,因此枝节长度和电阻一旦固定,均衡器的陷波位置和深度将固定不变,若要拟合出其他的均衡曲线,需重新设计版图,调制吸波电阻的阻值。使用平面电路和集总电阻实现的均衡器,可通过更换吸波电阻、切割或延长耦合枝节长度等措施对均衡曲线进行微调,但调节能力有限,而且调节工作量大,调试容易出现反复,对电路损害也较大。波导和同轴结构均衡器体积大,结构复杂,机械稳定性和热稳定性差,不方便与平面系统集成。少数定制化的现场可调节均衡器,需根据特定曲线进行人工调节,然后嵌入进全系统进行整机联试,其调节工作量巨大,成本很高,调节效率低,在大批量生产时耗时耗工严重。传统的均衡器温度稳定性不佳,需使用对温度不敏感的材料,同时要牺牲模块其他方面的性能,增加了研发和生产的成本,降低了产品的可靠性。目前微波均衡器具有以下不足:传统均衡器的陷波枝节多为固定设计,枝节的频率和衰减不可调节,只对固定的均衡曲线有效,无法针对个体差异实现多样化的均衡曲线。使用平面电路和集总电阻实现的均衡器,可通过更换吸波电阻等措施对均衡曲线进行微调,但调节能力有限。少数定制化的现场可调节均衡器,需根据特定曲线人工调节,调节工作量巨大,成本很高,调节效率低。传统的均衡器温度稳定性不佳,需使用对温度不敏感的材料,增加了研发和生产的成本。增益均衡器是解决功率放大器幅度不平坦的有效方案之一。均衡网络在各频点产生相应的衰减,反向补偿链路中其他模块的增益幅频响应,最终实现全链路的增益平坦。均衡器在发射链路中一般位于中功率位置,功率容量为几瓦至数十瓦,其输出可直接驱动末级功率放大器如图1所示,功率均衡器002设置在两个驱动放大器001、003之间,在功率均衡器002均衡以后,再由功率放大器003放大,由末级功率放大器的行波放大器004放大输出。增益均衡器按结构类型来分有波导式、同轴式和微带传输线式等,波导与同轴微波增益均衡器结构相似,均是由主传输线和连接在主线上的若干个陷波谐振结构组成,陷波谐振结构可以是同轴腔也可以是波导腔。当主传输线上传输的能量经过某个谐振腔时,一部分功率通过耦合窗进入谐振腔内,进而消耗在腔体内的吸波材料(或电阻)中。通过机械或电调机构改变谐振腔的谐振频率、耦合度以及能量吸收就可以调整谐振腔的陷波曲线。实际应用陷波单元通常设计为一个通用可调器件,可根据具体的均衡曲线进行差异化调节。陷波单元是增益均衡器的主要组成部分,单级陷波单元的电路和频率响应如图2和图3所示,陷波单元由吸收电阻和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X波段介质波导电调微波均衡器,包括由主波导和至少一个谐波吸收腔体;其特征在于:所述的主波导为两面包有电路板(10)上的一条介质波导传输线(102),所述的电路板(10)两面包有介质波导铜皮(104),所述的介质波导传输线(102)由两侧的介质波导铜皮(104)上的密布的屏蔽通孔(103)包围,所述的谐波吸收腔体为分布在所述的电路板(10)上,介质波导传输线(102)两侧的介质波导铜皮(104)上的陷波谐振器(11),所述的陷波谐振器(11)在介质波导铜皮(104)上,由介质波导铜皮(104)上密布的屏蔽通孔(103)包围,与介质波导传输线(102)通过耦合窗(110)耦合。

【技术特征摘要】
1.一种X波段介质波导电调微波均衡器,包括由主波导和至少一个谐波吸收腔体;其特征在于:所述的主波导为两面包有电路板(10)上的一条介质波导传输线(102),所述的电路板(10)两面包有介质波导铜皮(104),所述的介质波导传输线(102)由两侧的介质波导铜皮(104)上的密布的屏蔽通孔(103)包围,所述的谐波吸收腔体为分布在所述的电路板(10)上,介质波导传输线(102)两侧的介质波导铜皮(104)上的陷波谐振器(11),所述的陷波谐振器(11)在介质波导铜皮(104)上,由介质波导铜皮(104)上密布的屏蔽通孔(103)包围,与介质波导传输线(102)通过耦合窗(110)耦合。2.根据权利要求1所述的X波段介质波导电调微波均衡器,其特征在于:在所述的介质波导传输线(102)两侧的介质波导铜皮(104)上分布有九个陷波谐振器(11)。3.根据权利要求2所述的X波段介质波导电调微波均衡器,其特征在于:所述的陷波谐振器(11)的内腔(111)内,介质波导铜皮(104)上设置有PIN二极管(1111)的开窗(112)。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:卜景鹏马向华汪雄剑官国阳
申请(专利权)人:广东圣大电子有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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