基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器和功率合成器装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器和功率合成器装置，该合成器结构紧凑，带宽大，插损低，承载功率高，可实现更大功率合成输出。该宽带波导功率合成器，包括：由上腔体、脊腔体和下腔体组成的脊波导、设置在脊波导一端的第一端口、设置在脊波导另一端的第二端口、设置在脊波导前端的第三端口以及设置在脊腔体内的渐变脊、探入脊和倒角脊。

Broadband Ridge Waveguide Power Combiner and Power Combiner Device Based on Gradient Ridge

【技术实现步骤摘要】
基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器和功率合成器装置
本公开涉及功率合成
，具体涉及一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器和功率合成器装置。
技术介绍
传统的功率合成技术有平面功率合成技术和空间功率合成技术。平面功率合成技术主要是基于微带平面电路；空间功率合成技术又可分为基于波导结构和同轴结构两种。同轴传输结构由于其基模电磁场的径向对称分布的不均匀性，使得内导体附近的场强较大，同时，由于其内外导体之间电磁波传输的空间狭窄，以及考虑到内外导体之间存在的介质损耗，导致其承载功率较小，而波导结构所传输的基模电磁场模式对应的场强分布的集中程度较弱，且波导腔内部没有介质，所有损耗均为金属的导体损耗，因此，波导传输结构具有更大的功率承载能力。但矩形波导结构难以满足超宽带的需求，而脊波导的带宽要比矩形波导的带宽大，可以满足超宽带的需求，常见的如双脊波导。在现代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的应用要求。因此，为了满足大功率通信、测试等系统的需要，要采用多路功率放大再进行功率合成的方法。常用的功率合成技术有平面功率合成技术和空间功率合成技术。平面功率合成技术主要指的是基于威尔金森结构的微带技术；空间功率合成技术又可分为波导传输和同轴传输两种。平面微带功率合成技术可以实现较宽频带功率合成，但插入损耗很大，合成效率低，而且合成路数少、空间利用率低，很难满足高效率大功率的需求。采用标准矩形波导的功率合成技术能够实现较小的插入损耗及较高的合成效率，可以有效地防止辐射损耗，具有散热效率高、幅相一致性高及功率容量大等优点，但其工作频带较窄。采用同轴传输的功率合成技术插入损耗小、合成效率高、满足超宽工作频带和较小物理尺寸的实际应用要求，但其承载功率较小。专利技术人在研发过程中发现，同轴结构的功率合成器功率承载能力低，矩形波导结构的功率合成器难以满足超宽带的需求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器和功率合成器装置，该合成器结构紧凑，带宽大，插损低，承载功率高，可实现更大功率合成输出。本公开一方面提供的一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器的技术方案是：一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器，包括：由上腔体、脊腔体和下腔体组成的脊波导、设置在脊波导一端的第一端口、设置在脊波导另一端的第二端口、设置在脊波导前端的第三端口以及设置在脊腔体内的渐变脊、探入脊和倒角脊。进一步的，所述第一端口、第二端口和第三端口分别为标准双脊波导口。进一步的，所述渐变脊、倒角脊和探入脊分别为单脊波导结构或多脊波导结构。进一步的，所述渐变脊和探入脊分别与倒角脊正对设置。进一步的，所述渐变脊和探入脊分别与倒角脊相交叠。进一步的，所述探入脊的厚度分别大于渐变脊和倒角脊的厚度。进一步的，所述第一端口和第二端口分别为输入端口，第三端口为输出端口；或者，所述第三端口为输入端口，第一端口和第二端口分别为输出端口。进一步的，所述上腔体、脊腔体和下腔体采用分层加工方式进行加工。本公开另一方面提供的一种功率合成器装置的技术方案是：一种功率合成器装置，具有如上所述的宽带脊波导功率合成器，所述装置还具有连接到第一端口处的第一信号源以及连接到第二端口处的第二信号源。通过上述技术方案，本公开的有益效果是：(1)本公开优化脊波导内部脊的渐变形状，提高功率合成器的功率承载能力，拓宽功率合成器的工作频带，减小插入损耗提高合成效率，解决同轴结构的功率合成器功率承载能力低的技术问题，同时克服标准矩形波导结构的功率合成器难以实现超宽带的不足，该合成器结构紧凑，带宽大，插损低，承载功率高，可实现更大功率合成输出。(2)本公开增大了渐变脊的高度，导致波导的等效长边尺寸增加，使得截止频率降低，增加了带宽；同时，渐变脊包括但不限于线性渐变、复变函数渐变等渐变形式，降低了反射信号，改善了宽带匹配。(3)本公开采用新型交叠减厚脊，相对于正对脊，新型交叠减厚脊可以进一步增大脊的高度，等效的加长了波导结构的长边，改善了低频的特性，增加了带宽，可以减小结构尺寸；相对标准厚度脊波导结构，交叠减厚脊并没有减小波导结构的等效长边，进一步的，还留出了更多的空间，有利于其他结构的布局。(4)本公开对上腔体、脊腔体、下腔体三部分分别加工，提高加工效率和可靠性，大大降低了加工难度。(5)本公开采用新型渐变脊波导结构，工作带宽相对于标准矩形波导结构合成器大大增加，同时，该结构合成器的功率容量大于同轴结构合成器。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。图1是现有的矩形波导结构的功率合成器的结构图；图2是实施例一宽带脊波导功率合成器的三维示意图；图3是实施例一宽带脊波导功率合成器的二维示意图；图4是实施例一正对双脊波导结构功率合成器的端口截面图；图5是实施例一交叠双脊波导结构功率合成器的端口截面图；图6是实施例一普通交叠双脊波导结构功率合成器的端口截面图；图7是实施例一减厚交叠双脊波导结构功率合成器的端口截面图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。基于矩形波导的功率合成技术是常见的大功率合成技术，其结构如图1所示，输入信号从端口Ⅰ8和端口Ⅱ9通过矩形波导合成输出到端口Ⅲ10，该功率合成技术的结构优点在于功率容量大、散热效率高、合成效率高，但是矩形波导结构决定了其难以满足超宽带需求。实施例一本实施例提供一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器，请参阅附图2和图3，所述宽带脊波导功率合成器包括脊波导7、设置在脊波导一端的第一端口1、设置在脊波导另一端的第二端口2和设置在脊波导前端的第三端口3，所述脊波导7包括上腔体、脊腔体和下腔体，所述脊腔体内设置有渐变脊6、探入脊5和倒角脊4。输入信号从第一端口1和第二端口2通过双脊波导合成输出到第三端口3，第一端口1和第二端口2的信号在传输过程中，经过渐变脊6、探入脊5以及倒角脊4渐变变换，实现了超宽带匹配，优于矩形波导结构，同时由其本身特性决定了其功率容量大，满足了超宽带、大功率的需求。在本实施例中，所述第一端口1、第二端口2和第三端口3分别为标准双脊波导口，内部通过脊的宽度、厚度和空间位置等多个参数的变换，实现了超宽带匹配，优于矩形波导结构，同时由其本身特性决定了其功率容量大，满足了超宽带、大功率的需求。在本实施例中，所述渐变脊6从第一端口处渐变到功率合成处，相对于非渐变脊，避免了几何结构的突变，降低了信号反射，改善了其宽带特性。本实施例提出的渐变脊6增大了渐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器，其特征是，包括：由上腔体、脊腔体和下腔体组成的脊波导、设置在脊波导一端的第一端口、设置在脊波导另一端的第二端口、设置在脊波导前端的第三端口以及设置在脊腔体内的渐变脊、探入脊和倒角脊。

【技术特征摘要】
1.一种基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器，其特征是，包括：由上腔体、脊腔体和下腔体组成的脊波导、设置在脊波导一端的第一端口、设置在脊波导另一端的第二端口、设置在脊波导前端的第三端口以及设置在脊腔体内的渐变脊、探入脊和倒角脊。2.根据权利要求1所述的基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器，其特征是，所述第一端口、第二端口和第三端口分别为标准双脊波导口。3.根据权利要求1所述的基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器，其特征是，所述渐变脊、倒角脊和探入脊分别为单脊波导结构或多脊波导结构。4.根据权利要求1所述的基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器，其特征是，所述渐变脊和探入脊分别与倒角脊正对设置。5.根据权利要求1所述的基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增瑞，宁曰民，朱伟峰，朴智棋，周永昌，
申请(专利权)人：中电科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37