一种波导H-T结及毫米波波导平面功率分配合成网络制造技术

本发明专利技术公开了一种波导H‑T结及毫米波波导平面功率分配合成网络，属于微波毫米波无源器件领域中的功率分配/合成器。本发明专利技术波导H‑T结包括三个标准矩形波导管，还包括波导匹配结构，波导匹配结构包括设于波导腔内的阶梯结构以及位于第一波导管末端处的收窄结构。本发明专利技术毫米波波导平面功率合成网络的功率分配器和功率合成器是以波导H‑T结为基本单元进行二进制树形级联实现的。本发明专利技术波导H‑T结可以实现良好的匹配效果，其结构简单，易于加工实现。本发明专利技术的波导平面功率分配合成网络结构简单、紧凑，易于实现，其结构设计非常巧妙，可以极大地节省空间，从而有助于实现装置的小型化。

A waveguide H-T junction and millimeter wave waveguide planar power distribution synthesis network

The invention discloses a waveguide H_T junction and a millimeter wave waveguide planar power distribution synthesis network, belonging to a power distribution/synthesis device in the field of microwave and millimeter wave passive devices. The waveguide H_T junction comprises three standard rectangular waveguides and a waveguide matching structure. The waveguide matching structure includes a step structure arranged in the waveguide cavity and a narrowing structure located at the end of the first waveguide tube. The power divider and power synthesizer of the millimeter wave waveguide planar power combining network are realized by binary tree cascade using waveguide H_T junction as basic unit. The waveguide H_T junction of the invention can achieve good matching effect, has simple structure and is easy to process and realize. The waveguide planar power distribution synthesis network of the invention has the advantages of simple structure, compactness, easy realization, ingenious structure design, great space saving, and thus helps to realize the miniaturization of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种波导H-T结及毫米波波导平面功率分配合成网络
本专利技术涉及一种波导H-T结及毫米波波导平面功率分配合成网络，属于微波毫米波无源器件领域中的功率分配/合成器，特别适用于作为卫星通信微波信道设备功率放大器的功率合成器。
技术介绍
卫星通信正在向Ka等更高的通信频段发展，通信容量越来越大，因而所需要的微波毫米波信道设备的功率越来越大，但是在微波毫米波频段单个固态功率放大器芯片的输出功率有限，因而在卫星通信的高频段固态功率放大器均采用功率合成的方式。目前，在这些频段应用最多的功率合成技术是波导内空间功率合成。波导内空间功率合成既能有效地解决各个功率单片的散热又能提高多路合成时的功率合成效率，更适合应用于在这些频段产生较大的整机输出功率。随之，如何设计幅度相位一致性好、插入损耗小、体积小的波导空间功率合成网络，就成了研制高功率输出微波毫米波功率放大器的瓶颈之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种波导H-T结及毫米波波导平面功率分配合成网络，该波导H-T结具有匹配性好的特点，该网络具有幅相一致性高、插入损耗小、体积小、合成效率高、频带宽的特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种波导H-T结，包括三个标准矩形波导管，其中，第二波导管与第三波导管位于同一直线上，第一波导管与第二、第三波导管相垂直；此外，还包括波导匹配结构，所述波导匹配结构包括设于波导腔内的阶梯结构以及位于第一波导管末端处的收窄结构；所述阶梯结构正对第一波导管，所述阶梯结构在竖直方向上贯穿整个波导腔，所述阶梯结构与波导腔的侧壁不相接触，所述阶梯结构由叠置的下方长方体金属块和上方长方体金属块组成，上方长方体金属块的尺寸小于下方长方体金属块的尺寸；所述收窄结构为位于第一波导管末端交接面两窄边处的竖向金属柱。本专利技术还提供一种毫米波波导平面功率分配合成网络，其包括波导功率分配器和波导功率合成器；所述波导功率分配器和波导功率合成器均以腔体形式集成在同一个装置本体中，波导功率分配器和波导功率合成器均为二进制树形级联结构；所述二进制树形级联结构以如权利要求1所述的波导H-T结为基本单元，且下一级波导H-T结的第一波导管通过直波导与上一级波导H-T结的第二或第三波导管连接；两个二进制树形级联结构的首级波导H-T结的第一波导管的朝向相反，两个二进制树形级联结构的分布区域彼此平行，两个二进制树形级联结构的级数相同；两个二进制树形级联结构的所有末级波导管均通过波导E面90°阶梯过渡弯角导向同一方向，并通过直波导开口于所述装置本体的同一个外表面上；两个二进制树形级联结构中，一者的首级波导H-T结的第一波导管通过第一波导结构开口于所述装置本体的一侧表面上，另一者的首级波导H-T结的第一波导管通过第二波导结构开口于所述装置本体的对侧表面上。在一种更具体的情况下，所述第一波导结构为直波导，所述第二波导结构由直波导和两个波导E面90°阶梯过渡弯角组成。在一种更具体的情况下，所述波导功率合成器的波导尺寸小于所述波导功率分配器的波导尺寸。在一种更具体的情况下，所述二进制树形级联结构为2、3、4或5级级联。在一种更具体的情况下，所述波导功率分配器中，至少有一个波导H-T结的两个侧向支臂长度不等，从而使输出波导具有90°相位差；所述波导功率合成器的对应波导H-T结的两个侧向支臂长度不等，从而消除波导功率分配器所产生的相位差。在一种更具体的情况下，所述装置本体包括上、中、下三块层板，三块层板之间通过螺钉紧固连接，所述上层板的下表面具有第一上型面，所述中层板的上表面具有第一下型面，所述中层板的下表面具有第二上型面，所述下层板的上表面具有第二下型面，所述第一上型面和第一下型面构成第一型腔，所述第二上型面和第二下型面构成第二型腔，所述波导功率分配器和波导功率合成器分别包含于第一型腔和第二型腔中。在一种更具体的情况下，所述波导功率分配器的所有末级波导管所对应的开口与所述波导功率合成器的所有末级波导管所对应的开口均分散地分布于所述装置本体的相应外表面上；根据两组开口之间的对应关系，彼此对应的两个开口临近分布。本专利技术采用上述技术方案相对于现有技术而言所产生的有益效果在于：1、本专利技术波导H-T结可以实现良好的匹配效果，其结构简单，易于加工实现。2、本专利技术的波导平面功率分配合成网络结构简单、紧凑，易于实现，其结构设计非常巧妙，可以极大地节省空间，从而有助于实现装置的小型化。3、本专利技术波导平面功率分配合成网络可用于研制功率合成放大器，其中，功率分配合成网络部分与功率放大器基本单元可以分别、单独地进行调试，并且所有参与功率合成的放大器基本单元都设置在波导平面功率合成网络的一侧，这样的结构有利于功率放大器基本单元模块进行散热。此外，在以该波导平面功率分配合成网络为基础研制的功率合成放大器中，功率放大器基本单元模块可分离设计，基本单元故障时可以方便地进行维修和更换。4、进一步地，本专利技术波导平面功率分配合成网络中，波导功率合成器的波导尺寸小于波导功率分配器的波导尺寸，这样，在结合高精度加工技术以提高波导内腔的表面光洁度的情况下，可以大大降低波导功率合成器的插入损耗，最大程度地提高波导功率合成放大器的功率合成效率。5、进一步地，本专利技术波导平面功率合成分配网络中的波导功率分配器和波导功率合成器中的波导H-T结的两个侧向支臂的长度经过调整，使输入波导H-T结和输出波导H-T结的两个支臂分别实现互补的90°相位差，由此可以实现平衡功率放大器，该结构在多路功率合成时可以有效改善端口的驻波特性。附图说明图1为本专利技术实施例中波导H-T结的一种三维结构示意图；图2为图1中波导H-T结的波导腔结构示意图；图3为图1所示波导H-T结的S参数仿真结果图；图4为本专利技术实施例中一种毫米波波导平面功率分配合成网络的波导功率分配器和波导功率合成器的腔体结构示意图；图5为不做支臂长度调整情况下毫米波波导平面功率合成网络的S参数仿真结果图；图6为本专利技术实施例中毫米波波导平面功率合成网络装置本体的一个侧视图；图7为本专利技术实施例中毫米波波导平面功率合成网络装置本体的俯视图；图8为本专利技术实施例中第一下型面的结构示意图；图9为本专利技术实施例中第二下型面的结构示意图；图10为本专利技术实施例中一种波导功率分配器和波导功率合成器腔体结构的俯视图；图11为经过支臂长度调整的毫米波波导平面功率合成网络的S参数仿真结果图；附图标记说明：第一波导口1，第二波导口2，第三波导口3，下方长方体金属块4，上方长方体金属块5，左侧长方体金属块6，右侧长方体金属块7，功率输出波导口8，功率输入波导口9，第二波导结构10，波导功率分配器一级波导H-T结11，波导功率分配器二级波导H-T结12、13，波导功率分配器三级波导H-T结14、15、16、17，波导功率分配器四级波导H-T结18、19、20、21、22、23、24、25，波导E面90°阶梯过渡弯角26、27，标准矩形波导管28，上层板29，中层板30，下层板31，临近的一对开口32。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1和2所示，一种波导H-T结，其包括三个标准矩形波导口，依次是第一波导口1、第二波导口2和第三波导口3；所述的第二波导口2和第三波导口3在一条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波导H‑T结，包括三个标准矩形波导管，其中，第二波导管与第三波导管位于同一直线上，第一波导管与第二、第三波导管相垂直；其特征在于，还包括波导匹配结构，所述波导匹配结构包括设于波导腔内的阶梯结构以及位于第一波导管末端处的收窄结构；所述阶梯结构正对第一波导管，所述阶梯结构在竖直方向上贯穿整个波导腔，所述阶梯结构与波导腔的侧壁不相接触，所述阶梯结构由叠置的下方长方体金属块和上方长方体金属块组成，上方长方体金属块的尺寸小于下方长方体金属块的尺寸；所述收窄结构为位于第一波导管末端交接面两窄边处的竖向金属柱。

【技术特征摘要】
1.一种波导H-T结，包括三个标准矩形波导管，其中，第二波导管与第三波导管位于同一直线上，第一波导管与第二、第三波导管相垂直；其特征在于，还包括波导匹配结构，所述波导匹配结构包括设于波导腔内的阶梯结构以及位于第一波导管末端处的收窄结构；所述阶梯结构正对第一波导管，所述阶梯结构在竖直方向上贯穿整个波导腔，所述阶梯结构与波导腔的侧壁不相接触，所述阶梯结构由叠置的下方长方体金属块和上方长方体金属块组成，上方长方体金属块的尺寸小于下方长方体金属块的尺寸；所述收窄结构为位于第一波导管末端交接面两窄边处的竖向金属柱。2.一种毫米波波导平面功率分配合成网络，包括波导功率分配器和波导功率合成器；其特征在于，所述波导功率分配器和波导功率合成器均以腔体形式集成在同一个装置本体中，波导功率分配器和波导功率合成器均为二进制树形级联结构；所述二进制树形级联结构以如权利要求1所述的波导H-T结为基本单元，且下一级波导H-T结的第一波导管通过直波导与上一级波导H-T结的第二或第三波导管连接；两个二进制树形级联结构的首级波导H-T结的第一波导管的朝向相反，两个二进制树形级联结构的分布区域彼此平行，两个二进制树形级联结构的级数相同；两个二进制树形级联结构的所有末级波导管均通过波导E面90°阶梯过渡弯角导向同一方向，并通过直波导开口于所述装置本体的同一个外表面上；两个二进制树形级联结构中，一者的首级波导H-T结的第一波导管通过第一波导结构开口于所述装置本体的一侧表面上，另一者的首级波导H-T结的第一波导管通过第二波导结构开口于所述装置本体的对侧表面上。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，陈冠军，刘士奇，刘立浩，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13