一种瞬态电磁脉冲功率分配器制造技术

本发明专利技术属于电磁脉冲产生技术领域，具体涉及一种瞬态电磁脉冲功率分配器。微波高频介质基板为双层电路板整体呈矩形，功率分配器微带结构的上层走线均匀对称地分布在微波高频介质基板上层，整体呈曲折盘绕；功率分配器微带结构的上层走线共有三个端口，每个端口的上层走线宽度相同，端口间上层走线宽度根据不同的阻抗要求相应变化，端口间各阻抗线段的长度为功率分配器中心频率对应波长的四分之一，微带结构上层走线的不同阻抗线段分界面上都焊接有隔离电阻；I/O端口馈电结构芯线与功率分配器微带结构走线端口相连。本发明专利技术采用多节阻抗匹配的方法实现了对工作频带的拓展，测试结果表明功率分配器能够很好的满足ns级瞬态电磁脉冲功率合成需求。脉冲功率合成需求。脉冲功率合成需求。

【技术实现步骤摘要】
一种瞬态电磁脉冲功率分配器


[0001]本专利技术属于电磁脉冲产生
，具体涉及一种瞬态电磁脉冲功率分配器。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术的不断发展，大量性能优异的新型大功率半导体开关器件被研发出来，如雪崩三极管、光导开关、漂移阶跃恢复二极管等，其开关速度、耐受功率、重复频率以及器件一致性等均能达到很好的技术指标。这为基于半导体器件实现瞬态电磁脉冲产生技术提供了途径，所产生的瞬态电磁脉冲在雷达探测、生物医学、食品安全等众多
被广泛应用。
[0003]上述基于半导体器件的固态脉冲源一般最大能产生幅值数kV的瞬态电磁脉冲，但受限于器件最大耐受功率，进一步提高单个固态脉冲源输出脉冲幅值会遇到困难，因此对脉冲源输出瞬态电磁脉冲进行功率合成是提高脉冲幅值的一个重要研究方向。
[0004]对于宽带Wilkinson功率分配器，适用的瞬态电磁脉冲参数为脉宽数ns，幅值为数kV，主要频谱范围覆盖数MHz～数百MHz。相对于无耗T型结分配器和电阻性分配器，Wilkinson功率分配器具有无耗和良好的支路隔离特性，可实现对脉冲源输出功率高效合成、避免各支路脉冲源之间相互影响。Wilkinson功率分配器常制成微带或带状线形式，采用PCB电路板制作，加工方便，是实现固态脉冲源输出功率合成的较好选择。理论上Wilkinson功率分配器的工作原理多采用奇
‑
偶模分析技术对某单一工作频点进行论述，因此适用于工作频带达数个倍频程的宽带Wilkinson功率分配器仍是当前的研究热点。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提出了一种适用于瞬态电磁脉冲的功率分配器，利用多节四分之一阻抗变换线将Wilkinson功率分配器工作频带进行拓展，并在各节之间设置相应隔离电阻，实现在50MHz～450MHz频率范围内，功率分配器具有良好的端口反射特性、支路隔离特性和功率合成效果。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种ns级瞬态电磁脉冲功率分配器，包括微波高频介质基板、功率分配器微带结构、隔离电阻和I/O端口馈电结构。
[0008]微波高频介质基板为双层电路板整体呈矩形，每层电路板的金属箔为电解铜箔，上层电路板用于刻蚀功率分配器微带上层走线和隔离电阻的焊盘，下层电路板整体作为接地面；
[0009]功率分配器微带结构分为上层走线和下层走线，分别位于微波高频介质基板的上下两层；
[0010]功率分配器微带结构的上层走线均匀对称地分布在微波高频介质基板上层，整体呈曲折盘绕；
[0011]功率分配器微带结构的上层走线共有三个端口，每个端口的上层走线宽度相同，
端口间上层走线宽度根据不同的阻抗要求相应变化，端口间各阻抗线段的长度为功率分配器中心频率对应波长的四分之一，微带结构上层走线的不同阻抗线段分界面上都焊接有隔离电阻；
[0012]I/O端口馈电结构为两个相同的分路输入端口和一个合路输出端口；I/O端口馈电结构芯线与功率分配器微带结构走线端口相连，地线焊接在微波高频介质基板接地的电解铜箔上。
[0013]进一步的，微波高频介质基板采用的是低介电损耗印刷电路板材料。
[0014]进一步的，隔离电阻为大功率贴片薄膜电阻，其阻值根据功率隔离需求和贴片薄膜电阻生产标准设定。
[0015]进一步的，I/O端口馈电结构采用TNC型同轴形式。
[0016]本专利技术的有效收益如下：
[0017]1、本专利技术提出的一种瞬态电磁脉冲功率分配器，满足数个倍频程频带内低插损和支路隔离的特性，可实现对瞬态电磁脉冲输出功率高效合成，同时避免各支路脉冲源之间相互影响。
[0018]2、本专利技术提出的一种瞬态电磁脉冲功率分配器，可通过TNC同轴端口相互级联组合，实现多个高压脉冲源功率合成。
[0019]3、本专利技术提出的一种瞬态电磁脉冲功率分配器，采用标准电阻和微波高频板材，可方便地采用印刷电路板实现，适用于贴片机大规模生产。
附图说明
[0020]图1为本专利技术瞬态电磁脉冲功率分配器原理图；
[0021]图2为本专利技术瞬态电磁脉冲功率分配器结构图俯视图；
[0022]图3为本专利技术瞬态电磁脉冲功率分配器结构图轴测图；
[0023]图4为本专利技术瞬态电磁脉冲功率分配器S参数实测数据；
[0024]图5为本专利技术瞬态电磁脉冲时域波形；
[0025]图6为本专利技术瞬态电磁脉冲频谱；
[0026]图7为本专利技术两路脉冲源功率合成实测数据。
[0027]图中，结构1为微波高频介质基板表面涂层，结构2
‑
4为TNC型接口；结构5
‑
11为隔离电阻，结构12
‑
21为功率分配器微带结构上层走线，结构22为微波高频介质基板，结构23为接地面
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细的阐述和说明。
[0029]本专利技术提供的一种ns级瞬态电磁脉冲功率分配器原理图如图1所示，包括三个I/O端口Port1、Port2、Port3，阻抗均为Z0，上下对称分布的七节四分之一波长阻抗变换器，波长以中心频率250MHz计算，各节阻抗分别为Z1‑
Z7，阻抗为Z
t
的四分之一阻抗变换器用以改善工作频带边缘的驻波特性，R1‑
R7为隔离电阻，经过理论计算和仿真优化，各参数设置方法如表1所示。
[0030]表1
[0031][0032]本专利技术的一种ns级瞬态电磁脉冲功率分配器的结构图，如图2、3所示，主要描述其加工尺寸和具体实现方法。其中结构1为微波高频介质基板表面涂层，结构2
‑
4为特性阻抗为50Ω的TNC型接口；结构5
‑
11为隔离电阻，分别对应表1中的R1‑
R7，隔离电阻采用2512封装贴片电阻；结构12
‑
21为功率分配器微带结构上层走线，由1oz电解铜箔刻蚀而成，分别对应表1中的Z0、Z
t
、Z1‑
Z7、Z0；结构22为微波高频介质基板，材料为F4BM265，厚度为1.5mm；结构23为接地面，由整块1oz电解铜箔组成。主要结构尺寸如表2所示。
[0033]表2
[0034][0035]采用上述方法加工了ns级瞬态电磁脉冲功率分配器并完成了S参数标定，如图4所示，在50MHz～450MHz频带范围内，功率分配器S
11
、S
22
、S
23
均小于
‑
18dB，S
21
随着频率的升高，从
‑
3.1dB降低至
‑
3.5dB。
[0036]本专利技术的基本原理和工作过程为：脉冲源输出ns级瞬态电磁脉冲时域波形及其频谱如图5、6所示，可以看出其频谱主要在450MHz以下，以250MHz作为其中心频率，据此基于功率分配器开展两路ns级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瞬态电磁脉冲功率分配器，其特征在于，包括微波高频介质基板、功率分配器微带结构、隔离电阻和I/O端口馈电结构；所述微波高频介质基板为双层电路板整体呈矩形，每层电路板的金属箔为电解铜箔，上层电路板用于刻蚀功率分配器微带上层走线和隔离电阻的焊盘，下层电路板整体作为接地面；所述功率分配器微带结构分为上层走线和下层走线，分别位于微波高频介质基板的上下两层；所述功率分配器微带结构的上层走线均匀对称地分布在微波高频介质基板上层，整体呈曲折盘绕；所述功率分配器微带结构的上层走线共有三个端口，每个端口的上层走线宽度相同，端口间上层走线宽度根据不同的阻抗要求相应变化，端口间各阻抗线段的长度为功率分配器中心频率对应波长的四分之一，微带结构上层走线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：成真伯，宁辉，王彬文，朱美琪，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六六零部队，
类型：发明
国别省市：