本发明专利技术提出了一种新型宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器，包括：同轴曲线阻抗变换结构、N路阻抗曲线渐变径向脊阵列与矩形波导阵列；每一路阻抗曲线渐变径向脊由曲线阻抗渐变结构与渐变矩形同轴内导体组成；矩形内导体与标准同轴内导体相连，在非标矩形波导内实现信号的传递；电磁信号由标准同轴输入，由曲线渐变同轴进入到扩展波导圆盘，然后利用径向曲线渐变脊阵列与同轴转换结构直接将信号等幅同相分配到N路同轴内，分配后的信号经由标准同轴输出，实现N路信号的分配与合成。本发明专利技术的功率分配/合成器工作频带宽，输出功率大，功率损耗低，具有高度的幅相一致性，功率分配/合成路数多，结构紧凑，便于应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波毫米波
，特别涉及一种功率分配/合成器。
技术介绍
随着微波毫米波技术在雷达、制导及卫星通信等领域的广泛应用，对微波毫米波 信号源的带宽、增益及输出功率等指标都提出了越来越高的要求。微波毫米波固态功放芯 片具有尺寸小、重量轻、可靠性高及电路结构紧凑等优点，成为毫米波雷达、制导及通信、测 试等系统的一个重要组成部分。但由于目前单个固态器件的输出功率受自身半导体物理特性的影响以及散热、加 工工艺、阻抗匹配等问题的限制而远远达不到实际工程中要求的功率输出，无法满足微波 毫米波大功率通信系统的要求。因此，在单个器件输出功率有限的情况下，采用多个固态器 件的功率合成技术是提高系统输出功率的一种有效方法。但是，国内外高效率的功率分配合成技术一直是急需攻克的技术难题，其所遇到 的普遍问题是如何进一步有效地提高功率分配/合成效率、降低损耗、增大工作带宽及提 高功率容量等。目前，功率分配与合成技术方案主要分为两种：平面功率分配/合成技术与空间 功率分配/合成技术。 图1所示为一种传统的平面微带威尔金森功率分配/合成器，其一般适用于微波 低频频段，这种微带功率分配/合成器的合成路数少、插入损耗大，受隔离电阻与介质材料 等因素影响其功率容量较低，不能有效的散热，具有很多的局限性。 图2所示为一种常用的基于波导的功率分配/合成器，输入信号由标准同轴1-1 进入，标准同轴1传递的信号进过渐变圆盘1-2进入下方的圆盘，该圆盘由标准矩形波导 1-3组成，然后经过微带探针1-4等功分为12路。该技术方案，可以将输入信号等幅同相位 的进行分配与合成，但是受限于波导尺寸，很难将该方案应用到微波低频频段，无法在微波 频段实现多路信号的功率分配与合成。另外，波导与波导分岔处容易激起高次模，恶化输入 端口的回波反射，从而大大影响了其插入损耗与功率合成的效率。因此，如图2所示的技术 方案同样具有一定的局限性。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提出一种新型宽带径向曲线渐变脊空间功 率分配/合成器。本专利技术的技术方案是这样实现的： -种新型宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器，包括：同轴曲线阻抗变换 结构、N路阻抗曲线渐变径向脊阵列与矩形波导阵列； 每一路阻抗曲线渐变径向脊由曲线阻抗渐变结构与渐变矩形同轴内导体组成； 矩形内导体与标准同轴内导体相连，在非标矩形波导内实现信号的传递； 电磁信号由标准同轴输入，由曲线渐变同轴进入到扩展波导圆盘，然后利用径向 曲线渐变脊阵列与同轴转换结构直接将信号等幅同相分配到N路同轴内，分配后的信号经 由标准同轴输出，实现N路信号的分配与合成。 可选地，作为功率合成器时，由两个相同的宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/ 合成器与N路增益放大单元组成，宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器中一个作为 功率分配器，另一个作为功率合成器。 可选地，上述的新型宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器，包括：标准同轴 输入端口、曲线宽带匹配同轴、宽展波导圆盘、径向曲线渐变脊、同轴与台阶转换矩形体、矩 形内导体、圆柱形内导体、标准同轴、非标矩形波导；工作时，电磁波信号首先由标准同轴进入，经由曲线宽带匹配同轴向下继续传输； 曲线宽带匹配同轴与扩展波导圆盘相匹配，将电磁信号传输到扩展波导圆盘内，由扩展波 导圆盘进入每一路分支进行功率分配；待分配的电磁波信号首先经过径向曲线渐变脊，输 入端的电磁信号传输到同轴与台阶转换矩形体，通过同轴与台阶转换矩形体与矩形内导体 完成电磁信号到同轴内导体的过渡；经由矩形内导体传递的信号通过圆柱形内导体与标准 同轴进行阻抗匹配输出，完成输入信号的N路等幅同相分配；在非标矩形波导内利用波导 同轴与曲线渐变脊转换结构，直接将径向波导圆盘内的信号分配同轴中；分配后的各路信 号分别经过外部的增益放大电路分别进行放大，再由与分配结构相同的合成结构进行功率 合成，合成后的信号由标准同轴输出，进而完成功率分配与合成。可选地，所述曲线宽带匹配同轴内外导体的坐标（X，z)遵循以下方程： 其中，j和p分别为同轴渐变结构的高度与宽度，m与η均为大于1的正整数。 可选地，所述径向曲线渐变脊的结构曲线（X，y)坐标遵循以下方程： 其中，1 >k> 0,a与b分别为曲线起点y轴方向的高度，c与d分别为曲线起点 与终点X轴方向距圆心的距离。 本专利技术的有益效果是： (1)工作频带宽：通过改变径向非标准矩形波导、径向曲线渐变脊与同轴匹配结 构的尺寸，避免了常规矩形波导受波导尺寸的限制，可工作在微波毫米波低频到高频各个 频段，实现宽带频率覆盖； (2)输出功率大：由于采用了径向非标波导与径向曲线渐变脊相结合的同轴功率 分配/合成方案，功率的分配与合成都在空间中完成，因此，该结构具有较大的功率容量， 可根据不同的频段要求和具体的功率器件，达到不同的输出功率； (3)功率损耗低：由于功率分配和合成过程均在低损耗的径向波导内完成，因此， 大大降低了微波毫米波能量的传输损耗； (4)具有高度的幅相一致性：由于该结构在能量的分配段及合成段均采用了轴对 称结构，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)功率分配/合成路数多：该分配合成结构采用了轴向对称结构，调节波导和轴 向曲线渐变脊尺寸，灵活确定合成路数，合成路数的提高有效地增大了系统的输出功率能 力； (6)结构紧凑，便于应用：采用同轴连接器作为输入输出接口，功率的分配、放大 和合成均集成于一体，整个结构小巧轻便，具有很强的工程实用性。【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为现有的平面微带威尔金森功率分配/合成器的结构图示意图； 图2为现有的基于标准矩形波导的功率分配/合成器的结构示意图； 图3为本专利技术新型宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器一个实施例的结构 示意图； 图4为本专利技术功率分配/合成器的同轴过渡结构剖视图； 图5为本专利技术功率分配/合成器的径向渐变脊组成的支路结构剖视图。【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。 传统的平面电路功率分配合成技术方案在结构实现上较为简单，但是降低损耗、 增加合成路数、提高功率容量与有效散热问题都很难解决，因而合成效率和承受功率并不 理想。基于径向波导的空间的功率分配与合成技术可以有效地防止辐射损耗，具有损耗低、 幅相一致性高及功率容量大等优点，但是受限于波导与结构整体尺寸，很难将该方案应用 到微波低频频段，无法在微波频段实现多路信号的功率分配与合成。另外，波导与波导分岔 处容易激起高次模，恶化输入端口的回波反射，从而大大影响了其插入损耗与功率合成的 效率。 由于现在的功率分配本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器，其特征在于，包括：同轴曲线阻抗变换结构、N路阻抗曲线渐变径向脊阵列与矩形波导阵列；每一路阻抗曲线渐变径向脊由曲线阻抗渐变结构与渐变矩形同轴内导体组成；矩形内导体与标准同轴内导体相连，在非标矩形波导内实现信号的传递；电磁信号由标准同轴输入，由曲线渐变同轴进入到扩展波导圆盘，然后利用径向曲线渐变脊阵列与同轴转换结构直接将信号等幅同相分配到N路同轴内，分配后的信号经由标准同轴输出，实现N路信号的分配与合成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张文强，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
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