一种超宽带多路微波功率合成器制造技术

本发明专利技术提供一种超宽带多路微波功率合成器，包括同轴内导体和同轴外导体。所述的同轴外导体包括外锥体导体部分和外圆柱体导体部分，所述的同轴内导体包括内锥体导体部分和内圆柱体导体部分；内锥体导体部分的顶角小于外锥体导体部分的顶角，在内锥体导体部分外壁与外锥体导体部分内壁之间形成渐变同轴腔在内圆柱体导体部分外壁与外圆柱体导体部分内壁之间形成TEM同轴腔。本发明专利技术是一种结构简单、可任意多路合成、带宽覆盖一个倍频程、且耐高功率的合路装置；该装置应用大直径同轴腔TEM传输模式实现多路合成，路数可自由确定，合成效率高。

A ultra wideband multi-channel microwave power synthesizer

The invention provides an ultra wideband multi-channel microwave power combiner, comprising a coaxial inner conductor and a coaxial outer conductor. The coaxial outer conductor includes the outer cone conductor part and the outer cylinder conductor part. The coaxial inner conductor includes the inner cone conductor part and the inner cylinder conductor part, the top angle of the inner cone conductor part is less than the top angle of the outer cone conductor part, and the inner wall of the inner cone conductor part and the inner wall of the outer cone conductor part. A TEM coaxial cavity is formed between the outer wall of the conductor part of the cylinder and the inner wall of the outer cylinder. The invention is a kind of simple structure, arbitrary multi-channel synthesis, bandwidth covering a frequency doubling range, and high power high power closing device. The device uses a large diameter coaxial cavity TEM transmission mode to realize multi-channel synthesis, the number of roads can be determined freely and the synthesis efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带多路微波功率合成器
本专利技术涉及大功率发射机领域，特别涉及一种超宽带多路微波功率合成器。
技术介绍
大功率发射机广泛应用于雷达、测控、通信和电子对抗等领域,是国防工业和军事电子装备的关键部件。高功率微波放大器是大功率发射机的核心部件，传统高功率微波放大器采用真空管器件，其工作带宽窄，使用寿命短因而应用受限。较之传统的电真空器件，半导体固态放大器在体积、重量、成本与可靠性以及工作带宽等方面有着显著的优越性。然而随着工作频率的提高，特别到了毫米波波段，固态有源器件输出功率受工艺限制降低，导致单个固态器件的输出功率不能满足需要，为了实现足额功率发射，需要采用功率合成器将多路固态功放输出功率合路。作为功率放大器的合成结构,必须满足以下几个要求：1)大的功率容量；2)良好的端口匹配与良好的端口间隔离；3)高效的合成效率；4)足够的带宽。业界常用的功率合成方式主要有一下几种方式：1)采用威尔金森功分器或3dB电桥实现二进制功率合成，这种合成方式具有较好的隔离和端口匹配以及较宽的带宽等优点。威尔金森合成方式结构简单且易于实现，但是随着合成级数的增多，合成效率会迅速下降。在高频波段，集成或传输线电桥损耗较高，多级级联效率降低，功率合成效率大大下降，不宜应用。一般二进制合成不超过三级，即最多可实现八路功率合成。2)采用径向线实现多路合成，此方法中心馈电由同轴接头垂直引出，各支路由微带线输出，为确保合成效率各支路需满足一定的幅度和相位要求，最常见的实现形式为微带线径向分支，各支路中心对称分布保持相等的幅度和相位，同时这种形式需在微带或同轴部分做多阶阶梯阻抗变化以实现宽带匹配。3)场合成方式，各个分支线将电磁场辐射到某一公共空间，再由主传输通道将功率全部接收来实现合成。业界已经成功实现槽波导空间功率合成、TEM(TransverseElectricandMagneticFieldTEM指电磁波的电场和磁场都在垂直于传播方向的平面上，这种电磁波简称TEM,即波横向电磁场)模式同轴内腔合成、圆锥波导功率合成等多种场合成实例。其中槽波导空间功率合成见：JiangX,OrtizS,MortazawiA.AnovelKa-band1to8powerdivider/combiner[C].MicrowaveSymposiumDigest,2001IEEEMTT-SInternational.IEEE,2001,1:35-38。TEM模式同轴内腔合成见ChengNS,AlexanianA,CaseMG,etal.40-WCWbroad-bandspatialpowercombinerusingdensefinlinearrays[J].MicrowaveTheoryandTechniques,IEEETransactionson,1999,47(7):1070-1076.而圆锥波导功率合成见DIRKIL，PIETERW，PETRIEM.Designofaten-wayconicaltransmissionlinepowercombiner[J].IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,2007,55(2):302－309。由于传统的二进制功率合成方式采用一分二，二分四结构，因此合路数量为2N，使用不便。其次二进制合路每级损耗约0.3-0.5dB，三级即损耗0.9-1.5dB，即八合路合路效率不超过80％，且随频率升高，合路效率恶化更快。因此传统的二进制功率合成方式合成效率低，且占用空间大，合成路数为2的幂次，使用不灵活，超过8路合成效率降低；N路阻抗匹配需完成50欧姆到50xN欧姆匹配，这导致匹配段传输线特性阻抗很高，高阻抗传输线尺寸上表现为极窄金属条，这对电路板或机械加工难度较大，较细的金属条损耗较高且功率容量不大。径向线合成方式需采用多级阻抗变换实现宽带匹配，合路路数过多会导致匹配传输线阻抗很高，线径很细，导致加工难度加大，损耗升高。由于波导结构的合路器由于波导单模传输带宽的限制以及波导内电磁场不均匀分布，导致其工作带宽和合路路数均不高；采用波导结构的场合成方式无法实现宽带匹配。TEM模式同轴内腔合成由于同轴腔内部嵌入脊线结构电路板，导致机械加工调试复杂，且合成效率不高；由于TEM模式同轴内腔合成方式同轴腔内部嵌入脊线结构电路板，由于机械加工和安装较为复杂，其合成无法避免各路的幅度和相位不平衡，导致合成效率不高；圆锥波导功率合成方式采用圆锥变换段阻抗很高，导致圆锥面传输线上下导体距离很近，不耐高功率传输，同时其匹配段结构复杂，加工难度很高。因此圆锥波导功率合成方式采用圆锥段实现宽带匹配，圆锥段机械加工复杂，加工误差对性能影响敏感，且功率容量不大。
技术实现思路
本专利技术针对现有功率合成方式存在的带宽、合成效率、加工复杂度等问题，提出一种结构简单、可任意多路合成、带宽覆盖一个倍频程、且耐高功率的合路装置；该装置应用大直径同轴腔TEM传输模式实现多路合成，路数可自由确定，合成效率高。本专利技术实现其技术目的技术方案是：一种超宽带多路微波功率合成器，包括同轴内导体和同轴外导体。所述的同轴外导体包括顶部与射频接头外导体焊接的外锥体导体部分和与外锥体导体部分同轴的外圆柱体导体部分，所述的外锥体导体部分和外圆柱体导体部分均为中空的，所述的外圆柱体导体部分的内外径分别与外锥体导体部分底部圆环的内外径相同。所述的同轴内导体包括设置在所述的外锥体导体部分内的与外锥体导体部分同轴的内锥体导体部分，设置在外圆柱体导体部分内与外圆柱体导体部分同轴的内圆柱体导体部分，内锥体导体部分的顶端与射频接头的内导体焊接，内锥体导体部分与内圆柱体导体部分连续相接；在内圆柱体导体部分外壁上均布有一组径向向外圆柱体导体部分内壁延伸的阶梯过渡导体，在阶梯过渡导体的端部与第二射频接头的内导体焊接。所述的内锥体导体部分的顶角小于外锥体导体部分的顶角，在内锥体导体部分外壁与外锥体导体部分内壁之间形成渐变同轴腔在内圆柱体导体部分外壁与外圆柱体导体部分内壁之间形成TEM同轴腔。在内圆柱体导体部分和外圆柱体导体部分的端部设置有圆形的短路盖板。本专利技术是一种结构简单、可任意多路合成、带宽覆盖一个倍频程、且耐高功率的合路装置；该装置应用大直径同轴腔TEM传输模式实现多路合成，路数可自由确定，合成效率高。进一步的，上述的超宽带多路微波功率合成器中：所述的内锥体导体部分纵截面为指数型曲线。进一步的，上述的超宽带多路微波功率合成器中：所述的内锥体导体部分纵截面采用多级分段折线逼近指数型曲线。进一步的，上述的超宽带多路微波功率合成器中：所述的阶梯过渡导体为三阶阶梯。进一步的，上述的超宽带多路微波功率合成器中：在内圆柱体导体部分外壁上均布有16块径向向外圆柱体导体部分内壁延伸的阶梯过渡导体。以下将结合附图和实施例，对本专利技术进行较为详细的说明。附图说明图1为路合路方式示意图。图2为均合路方式示意图。图3为本专利技术实施例1合路器装配体示意图。图4为本专利技术实施例1合路器装配体的纵向截面图。图5为本专利技术实施例1合路器外导体示意图。图6为本专利技术实施例1合路器外导体截面图。图7为本专利技术实施例1合路器内导体示意图。图8为本专利技术实施例1合路器内导体正视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带多路微波功率合成器，其特征在于：包括同轴内导体(101)和同轴外导体(102)；所述的同轴外导体(102)包括顶部与射频接头(103)外导体焊接的外锥体导体部分(104)和与外锥体导体部分(104)同轴的外圆柱体导体部分(105)，所述的外锥体导体部分(104)和外圆柱体导体部分(105)均为中空的，所述的外圆柱体导体部分(105)的内外径分别与外锥体导体部分(104)底部圆环的内外径相同；所述的同轴内导体(101)包括设置在所述的外锥体导体部分(104)内的与外锥体导体部分(104)同轴的内锥体导体部分(106)，设置在外圆柱体导体部分(105)内与外圆柱体导体部分(105)同轴的内圆柱体导体部分(107)，内锥体导体部分(106)的顶端与射频接头(103)的内导体焊接，内锥体导体部分(106)与内圆柱体导体部分(107)连续相接；在内圆柱体导体部分(107)外壁上均布有一组径向向外圆柱体导体部分(105)内壁延伸的阶梯过渡导体(108)，在阶梯过渡导体(108)的端部与第二射频接头的内导体焊接；所述的内锥体导体部分(106)的顶角小于外锥体导体部分(104)的顶角，在内锥体导体部分(106)外壁与外锥体导体部分(104)内壁之间形成渐变同轴腔(110)，在内圆柱体导体部分(107)外壁与外圆柱体导体部分(105)内壁之间形成TEM同轴腔(111)；在内圆柱体导体部分(107)和外圆柱体导体部分(105)的端部设置有圆形的短路盖板(112)。...

【技术特征摘要】
1.一种超宽带多路微波功率合成器，其特征在于：包括同轴内导体(101)和同轴外导体(102)；所述的同轴外导体(102)包括顶部与射频接头(103)外导体焊接的外锥体导体部分(104)和与外锥体导体部分(104)同轴的外圆柱体导体部分(105)，所述的外锥体导体部分(104)和外圆柱体导体部分(105)均为中空的，所述的外圆柱体导体部分(105)的内外径分别与外锥体导体部分(104)底部圆环的内外径相同；所述的同轴内导体(101)包括设置在所述的外锥体导体部分(104)内的与外锥体导体部分(104)同轴的内锥体导体部分(106)，设置在外圆柱体导体部分(105)内与外圆柱体导体部分(105)同轴的内圆柱体导体部分(107)，内锥体导体部分(106)的顶端与射频接头(103)的内导体焊接，内锥体导体部分(106)与内圆柱体导体部分(107)连续相接；在内圆柱体导体部分(107)外壁上均布有一组径向向外圆柱体导体部分(105)内壁延伸的阶梯过渡导体(108)，在阶梯过渡导体(108)的端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜景鹏，马向华，梁锦飞，刘忠程，
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