基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器制造技术

本发明专利技术提出了一种基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器，整体成棱柱体状，包括：功率分配段和功率合成段，功率分配段与功率合成段为相同结构，电磁波由输入端同轴连接器进入腔体，合成的大功率信号由输出端同轴连接器输出腔体。本发明专利技术的扇形分支功率分配/合成结构的微带平面电路上打有阻抗调配孔，可以提高各支路之间的隔离；整个结构都是采用微带片连接，所以该功率分配/合成结构可实现宽工作频带；根据实际功率合成的需要，通过合理设计阻抗调配孔的尺寸和位置及扇形的半径，即可实现各支路的等功率分配，还可根据需要，很方便的实现不同的功率分配/合成的路数。

【技术实现步骤摘要】
基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器
本专利技术涉及微波领域，特别涉及一种多路功率分配/合成器。
技术介绍
微波毫米波固态功率放大器作为微波毫米波雷达、制导及通信、测试等系统的一个重要组成部分，已经成为微波毫米波领域研究的重要方向。在微波毫米波固态功率放大器中，由于功放芯片受自身半导体物理特性的限制，以及散热、制造工艺和阻抗匹配等问题的影响，单芯片放大器往往达不到实际工程中大功率信号的要求。因此，为了满足通信、测试系统等大功率的需求，需要采用多个放大器支路进行功率合成的方法。常用的功率分配/合成技术有基于波导的空间功率分配/合成技术和基于平面微带电路的功率分配/合成技术。如图1所示，基于波导的空间功率分配/合成技术采用同轴-波导转换结构，再通过探针耦合将输入信号的能量分配给各支路，然后由各支路分别进行放大，最后通过与前面功率分配对称的结构进行功率合成。基于波导的空间功率合成技术可以有效地防止辐射损耗，具有通路损耗低、散热效率高、幅相一致性高及功率容量大等优点，但波导结构的加工成本高，工艺精度要求高，加工与装配难度大，且主要集中在较高的毫米波频段应用，这种技术很难在较低微波频段内做到较宽的工作频带，在低于18GHz的微波频段，波导功率分配/合成结构由于尺寸过大，难以应用到实际工程中。微带功率分配/合成技术可以工作在较低的微波频段内，尤其适合于18GHz以下频段，并具有加工成本低、占用空间小和工作频带宽等优点，但常规的平面多路微带功率分配/合成方法的散热性差，通路损耗大，因此，当合成路数超过4路时，该方法由于通路损耗迅速增大而导致合成效率降低。专利技术内容本专利技术提出一种基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器，有效提高功率分配/合成器的散热效率，增大工作带宽，降低传输损耗，解决传统方案难以在较低微波频段实现多路功率合成的技术难题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器，整体成棱柱体状，包括：功率分配段和功率合成段，功率分配段与功率合成段为相同结构，电磁波由输入端同轴连接器进入腔体，合成的大功率信号由输出端同轴连接器输出腔体；所述功率分配段，包括功分器，将从输入端同轴连接器输入的电磁波等分为二路，每一路信号分别进入扇形微带片，所述扇形微带片是一个多端口的功分结构，将输入信号等幅同相功率分配；所述功率分配段各支路的边缘处对腔体进行两次均匀倒角，在倒角平面处贴附微带片，各节微带片之间通过金网相连接；在棱柱体垂直方向的侧面上设置有放大器芯片，由各自支路上的放大器芯片将分配的信号功率进一步功分放大，通过与功率分配段相对称的两次倒角结构，将每一路放大信号由棱柱体垂直方向翻转到功率合成段水平方向的功率合成结构，将各支路信号等幅同相功率合成，合成的大功率信号由输出端同轴连接器输出。可选地，所述两次倒角分别为水平向下30度和60度倒角。可选地，所述扇形微带片扇形线内各输出端口间隔处各设置有一个阻抗调配孔。可选地，所述功分器为威尔金森功分器。可选地，所述扇形微带片是一个五端口的功分结构，将输入信号一分四等幅同相功率分配。本专利技术的有益效果是：(1)工作频带宽：具有工作频带宽的优点，解决了18GHz以下的较低微波频段的宽频带功率分配/合成的难题；(2)输出功率大：采用了单路放大，最后多路功率合成的方法实现了较高的输出功率；(3)散热效率高：由于将常规的平面放大器通路转换为三维空间结构，得到了更大的空间散热面积，因此散热效果好，提高了放大器工作的可靠性；(4)较低的功率损耗：整个功率分配/合成器全部采用低损耗的微带线传输，阻抗匹配好，信号反射小，通路损耗低；(5)高幅相一致性：该结构在平面内采用轴对称的多路功率分配/合成形式，整体结构对称性好，有效减小了幅相的不一致性带来的功率损耗，提高了功率合成的效率；(6)加工装配简单：该结构加工变通性好，加工成本低，容易装配，可靠性高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的基于波导的空间功率分配/合成器的腔体结构示意图；图2为本专利技术基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器的腔体结构图；图3为本专利技术的扇形分支微带功率分配/合成微带电路示意图；图4为本专利技术的完成水平-垂直方向转换的两次倒角微带电路示意图；图5为本专利技术的棱柱垂直面分支电路内部结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有功率分配/合成技术中，基于波导的空间功率分配/合成方案，其缺点是加工精度要求高，装配难度大，工作频率高，可靠性差等，由于物理尺寸的限制，该结构很难应用于较低频率的微波频段；基于微带电路的平面功率分配/合成方案，其缺点是散热效率低，尤其是当合成路数超过4路时，该方法由于通路损耗迅速增大而导致合成效率降低。本专利技术的目的就是为了解决较低微波频段内的宽频带功率分配与合成的难题。采用本专利技术的功率分配/合成器工作频带宽，幅相一致性高，通路损耗小，合成路数多，且具有加工难度小、装配简单等优点，尤其适合在18GHz以下的微波频段应用。如图2所示，本专利技术的基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器，整体成棱柱状，包括功率分配段和功率合成段，功率分配段与功率合成段为相同的扇形分支微带功率分配/合成结构；电磁波由上侧的输入端同轴连接器1进入腔体，最后合成的大功率信号由输出端同轴连接器7输出腔体。如图2和3所示，本专利技术的扇形分支微带功率分配/合成结构，电磁波由输入端同轴连接器1进入腔体后，通过功分器2等分为二路，优选功分器2为威尔金森功分器，每一路信号分别进入扇形微带片3，扇形微带片3是一个多端口的功分结构，在扇形线内各输出端口间隔处各设置有一个阻抗调配孔4，在保证较小的插入损耗和各支路等幅同相的前提下实现了各支路之间的良好隔离，这样就完成了一分多的等幅同相功率分配。例如，图3中，扇形微带片3是一个五端口的功分结构，在扇形线内各输出端口间隔处各设置有一个阻抗调配孔4，实现了一分四的等幅同相功率分配，图3中的结构仅为示例性的，不应作为对本专利技术保护范围的限制，本领域技术人员可以根据实际功率合成的需要，通过合理设计阻抗调配孔的尺寸和位置及扇形的半径，即可实现各支路的等功率分配，同时，通过合理设计扇形线与微带线之间的过渡结构，根据需要实现不同的功率分配/合成的路数。在扇形分支微带功率分配结构各支路的边缘处，即棱柱体的上下表面和侧面相交处，如图4所示，对腔体进行两次均匀倒角5，分别为水平向下30度和60度倒角，为了便于工艺加工，可以采用30度和60度的倒角，当然这两个角度也可以根据实际工程中不同的需要进行相应的调整；在倒角5平面处贴微带片，各节微带片之间用金网互联，这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器，其特征在于，整体成棱柱体状，包括：功率分配段和功率合成段，功率分配段与功率合成段为相同结构，电磁波由输入端同轴连接器进入腔体，合成的大功率信号由输出端同轴连接器输出腔体；所述功率分配段，包括功分器，将从输入端同轴连接器输入的电磁波等分为二路，每一路信号分别进入扇形微带片，所述扇形微带片是一个多端口的功分结构，将输入信号等幅同相功率分配；所述功率分配段各支路的边缘处对腔体进行两次均匀倒角，在倒角平面处贴附微带片，各节微带片之间通过金网相连接；在棱柱体垂直方向的侧面上设置有放大器芯片，由各自支路上的放大器芯片将分配的信号功率进一步放大，通过与功率分配段相对称的两次倒角结构，将每一路放大信号由棱柱体垂直方向翻转到功率合成段水平方向的功率合成结构，将各支路信号等幅同相功率合成，合成的大功率信号由输出端同轴连接器输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于扇形分支微带线的棱柱状多路功率分配/合成器，其特征在于，整体成棱柱体状，包括：功率分配段和功率合成段，功率分配段与功率合成段为相同结构，电磁波由输入端同轴连接器进入腔体，合成的大功率信号由输出端同轴连接器输出腔体；所述功率分配段，包括功分器，将从输入端同轴连接器输入的电磁波等分为二路，每一路信号分别进入扇形微带片，所述扇形微带片是一个多端口的功分结构，将输入信号等幅同相功率分配；所述扇形微带片扇形线内各输出端口间隔处各设置有一个阻抗调配孔；所述功率分配段各支路的边缘处对腔体进行两次均匀倒角，在倒角平面处贴附微带片，各节微带片之间通过金网相连接；在棱柱体垂直方向的侧面上设置有放大器芯片，由各自支路...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，宁曰民，刘金现，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37