一种低频宽带多路同轴空间功率分配合成器及方法技术

本发明专利技术公开了一种低频宽带多路同轴空间功率分配合成器及方法。功率分配/合成器包括一个直通同轴波导和一个扩展同轴波导，直通同轴波导内部设有第一内导体，扩展同轴波导内部设有第二内导体；在直通同轴波导上开设有第一50Ω标准同轴端口；第一内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在扩展同轴波导处沿径向等间隔分割出多路分支波导；每路分支波导内部设有一个第三内导体，第三内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在第二内导体上设有环绕第二内导体一周的环形连接导体，每个第三内导体对应的连接在环形连接导体的一个圆周面等分点上；在每路分支波导上开设有一个第二50Ω标准同轴端口。本发明专利技术具有合成路数增多、合成效率高、工作频带宽、低损耗等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。功率分配/合成器包括一个直通同轴波导和一个扩展同轴波导，直通同轴波导内部设有第一内导体，扩展同轴波导内部设有第二内导体；在直通同轴波导上开设有第一50Ω标准同轴端口；第一内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在扩展同轴波导处沿径向等间隔分割出多路分支波导；每路分支波导内部设有一个第三内导体，第三内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在第二内导体上设有环绕第二内导体一周的环形连接导体，每个第三内导体对应的连接在环形连接导体的一个圆周面等分点上；在每路分支波导上开设有一个第二50Ω标准同轴端口。本专利技术具有合成路数增多、合成效率高、工作频带宽、低损耗等优点。【专利说明】
本专利技术涉及一种低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器、采用所述同轴空间功率分配/合成器的分配方法、以及采用所述同轴空间功率分配/合成器的合成方法。
技术介绍
功率分配/合成器是微波电路的重要组成部分，广泛应用于雷达、制导以及通信等领域。随着微波技术的发展，对微波电路的性能指标提出了越来越高的要求，功率分配/合成器作为微波电路的关键部分，其性能指标的优劣将会起到举足轻重的作用。 常见的功率分配/合成器主要分为三类:基于微带线的平面功率分配/合成器、基于波导的空间功率分配/合成器和基于同轴的空间功率分配/合成器。 基于微带线的功率分配/合成器结构简单、易于制作、方便电路集成，然而其功率容量小、插入损耗大。基于波导的功率分配/合成器插入损耗小、功率容量大，然而其在低频段的外形尺寸较大，因此不适应于低频频段。 而具有同轴结构的空间功率分配/合成器能够较好地弥补平面微带功率分配/合成器和波导功率分配/合成器在低频段外形尺寸大的不足。目前在微波低频段，大多采用同轴结构的空间功率分配/合成器，具有频带宽、稳定性好、功率容量大等优点。 传统的基于同轴的空间功率分配/合成器，其分配/合成的路数大部分是两路、三路和四路，而四路以上的并不是很常见，这是因为当合成的路数较多时，在有限的同轴空间内分支的排列将会非常密集，会导致支路间隔离度下降、合成电路的功率容量和效率下降，包含高密度分支线的同轴波导在工艺实现上也将出现困难，不利于进一步增加功率合成路数。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器，具有分配/合成路数增多、合成效率高、工作频带宽、低损耗等优点。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 一种低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器，包括一个直通同轴波导和一个扩展同轴波导，直通同轴波导内部设有第一内导体，扩展同轴波导内部设有第二内导体，第一内导体与第二内导体连接；在直通同轴波导上开设有第一 50 Ω标准同轴端口 ；第一内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在扩展同轴波导处沿径向等间隔分割出多路分支波导；每路分支波导内部设有一个第三内导体，第三内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在第二内导体上设有环绕所述第二内导体一周的环形连接导体，每个第三内导体对应的连接在环形连接导体的一个圆周面等分点上；在每路分支波导上开设有一个第二 50 Ω标准同轴端□。 进一步，在环形连接导体的每个圆周面等分点处开设一个安装孔，第三内导体设置在安装孔内部。 进一步，台阶式多级阻抗变换结构的生成方法为:设定同轴外导体的半径，其结构尺寸能够容纳功分η路的分支，得到η路分支的并联阻抗值50/ηΩ，其中η为自然数； 在确定内导体多级阻抗匹配时，首先给出内导体多段的特性阻抗值和每段特性阻抗值对应的长度，其中各段的特性阻抗值呈递增或递减变化，且各段的特性阻抗值均处于并联阻抗值50/ηΩ到50Ω之间的区间范围；根据内导体的多段阻抗匹配的等效电路图，由ADS仿真软件得出各段特性阻抗值和每段特性阻抗值对应的长度，根据同轴特性阻抗公式和求出的每段特性阻抗值以及确定的外导体的半径，得到同轴内导体各段的半径。 本专利技术的另一个目的在于提出一种低频宽带多路同轴空间功率分配方法，其采用如下技术方案: 一种低频宽带多路同轴空间功率分配方法，采用上述的低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器，功率分配步骤为: 电磁波由第一 50Ω标准同轴端口输入，并沿着直通同轴波导传播到达扩展同轴波导，在扩展同轴波导处沿径向等间隔平分为多路，平分后的每路电磁波再沿着一路分支波导到达第二 50 Ω标准同轴端口，并由第二 50 Ω标准同轴端口输出。 此外，本专利技术还提出了一种低频宽带多路同轴空间功率合成方法，其采用如下技术方案: 一种低频宽带多路同轴空间功率合成方法，采用上述的低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器，功率合成步骤为: 经过功率放大的各路电磁波分别由一个第二 50 Ω标准同轴端口输入，并沿着对应的分支波导到达扩展同轴波导，在扩展同轴波导处合成为一路，合成后的电磁波沿着直通同轴波导传播到第一 50 Ω标准同轴端口，并由第一 50 Ω同轴端口输出。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点: (I)合成路数增多，输出功率大:通过阻抗匹配增加同轴波导的内、外半径来扩展同轴波导的空间，从而容纳更多的分支同轴波导，实现多路数的功率合成。 (2)工作频带宽:环形连接导体的设置与台阶式多级阻抗变换结构的设计，拓宽了功率分配/合成器的工作频宽。 (3)结构紧凑，加工装配简单:本专利技术直接采用一路分多路的结构形式，大大缩小了装配空间、结构紧凑；另外，由于本专利技术采用的是同轴结构，同轴线的特性阻抗随机械加工公差的变化小，对同轴线内、外径的尺寸要求不是很严格，机械加工容易。 (4)高幅相一致性:本专利技术中的功率分配/合成器在扩展同轴处采用轴对称的多路功率分配/合成，多路分支在扩展同轴处径向对称，从而有效避免了幅相不一致性带来的能量损耗，大大提高了功率合成的效率。 (5)具有较低的通路损耗:本专利技术的功率分配和合成过程均在低损耗的同轴内完成，大大降低了微波毫米波能量的传输损耗。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术中低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器的结构示意图； 图2为图1中低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器的俯视图； 图3为图1中低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器的内部剖示图。 【具体实施方式】 下面结合附图以及【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细说明: 结合图1至图3所示，一种低频宽带多路同轴空间功率分配器，包括一个直通同轴波导I和一个扩展同轴波导2。 直通同轴波导I和扩展同轴波导2具有相同的外导体6。在直通同轴波导I内部设有第一内导体7，在扩展同轴波导2内部设有第二内导体8，第一内导体7与第二内导体8连接，在直通同轴波导I上开设有第一 50 Ω标准同轴端口 4。第一内导体7采用台阶式多级阻抗变换结构，便于电磁波由第一 50 Ω标准同轴端口 4到扩展同轴波导2、或由扩展同轴波导2到第一 50 Ω标准同轴端口 4的顺利传输。 在扩展同轴波导2处沿径向等间隔分割处八路分支波导3，每路分支波导3内部设有一个第三内导体10,在每路分支波导上开设有一个第二 50 Ω标准同轴端口 5。第三内导体10也采用台阶式多级阻抗变换结构，便于电磁波由扩展同轴波导2到第二 50Ω标准同轴端口 5、或由第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低频宽带多路同轴空间功率分配/合成器，包括一个直通同轴波导和一个扩展同轴波导，直通同轴波导内部设有第一内导体，扩展同轴波导内部设有第二内导体，第一内导体与第二内导体连接；在直通同轴波导上开设有第一50Ω标准同轴端口；其特征在于，第一内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在扩展同轴波导处沿径向等间隔分割出多路分支波导；每路分支波导内部设有一个第三内导体，第三内导体采用台阶式多级阻抗变换结构；在第二内导体上设有环绕所述第二内导体一周的环形连接导体，每个第三内导体对应的连接在环形连接导体的一个圆周面等分点上；在每路分支波导上开设有一个第二50Ω标准同轴端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朴智棋，宁曰民，姜万顺，刘金现，朱伟峰，
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