一种基于扩展同轴结构的6-18GHz功率合成网络制造技术

本发明专利技术公开了一种基于扩展同轴结构的6

【技术实现步骤摘要】
一种基于扩展同轴结构的6
‑
18GHz功率合成网络


[0001]本专利技术涉及卫星通信
，具体涉及一种基于扩展同轴结构的6
‑
18GHz功率合成网络。

技术介绍

[0002]现如今，毫米波微波器件广泛应用于各个领域，不管是无源器件还是有源器件都得到了飞速的发展。其中，功率放大器应用尤为广泛，不管是雷达、医疗器械、监测设备对于功率放大器都是不可或缺的。例如，在通信系统中，功率放大器是发射机最为关键的一部分，功率放大器的性能对于发射机的性能有着直接的影响，功率放大器所能提供的功率是最为关键的指标。
[0003]随着电子技术的发展，超宽带、小型化、高功率的毫米波固态器件在系统设计中得到广泛发展。基于MMIC的功率放大器芯片体积小，有利于器件小型化，但是单个功放芯片的输出功率由于工艺和材料的原因十分有限，不能满足系统对于功率的需求，功率合成技术应运而生。
[0004]自20世纪中后期以来，功率合成技术不断发展，到如今主要有五种主要功率合成技术类型：芯片式功率合成技术、电路式功率合成技术、空间功率合成技术、混合功率合成技术以及其他功率合成技术。其中混合功率合成技术是上述前三种功率合成技术相结合的功率合成方式，将多个功率合成电路单元合并成为一个功率合成电路单元。综合前三种功率合成技术的优点，做到各参数互补，设计出一个性能良好的功率分配/合成器，通常前级使用芯片功率合成，中间级使用电路式功率合成，最后一级使用空间功率合成，以达到所需要的功率目标。其他功率合成技术主要包括介质波导、推挽电路、分布电路以及阵列电路等。
[0005]为了提高固态器件的输出功率，人们开发了各种功率合成器并对其进行了广泛的研究。功率合成/分配器性能的好坏决定了整个功率合成放大器是否满足设计指标，例如输出功率、工作频带、尺寸大小、合成效率、功率容量等，目前亟需研究能够同时满足上述指标的功率合成/分配器。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于扩展同轴结构的6
‑
18GHz功率合成网络，利用宽带阻抗匹配原理和同轴波导的设计理论，通过运用渐变阻抗匹配器和阶梯阻抗匹配器有效实现超宽带的性能，同时利用同轴探针阵列来实现10路等功率分配，提高合成效率。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于扩展同轴结构的6
‑
18GHz功率合成网络，所述功率合成网络分为对称的上、下两层，采用背靠背的方式进行装配；
[0008]功率合成网络的输入端口、输出端口采用标准的SMA接头；
[0009]信号由SMA接头接入，通过标准同轴波导，再经过渐变阻抗匹配器来实现标准同轴
波导和扩展同轴波导之间的阻抗匹配，降低过渡结构产生的反射；运用多级阻抗变换，将同轴波导的内外半径逐步过渡到设计所需要的尺寸，对于最后一级的同轴波导阻抗进行控制，实现与后级的阻抗匹配；
[0010]经过由标准同轴波导到扩展同轴波导的过渡后，采用10路同轴探针等间距分布的形式，将扩展同轴波导中的信号过渡到50Ω微带线上，实现10路输出信号等相位、等幅度的功率分配；
[0011]将10路输出信号传输到功率放大器模块，实现信号在环形腔和功率放大器模块之间的耦合。
[0012]进一步地，所述渐变阻抗匹配器为锥形渐变过渡结构，匹配部分长度为3.8mm，锥形半夹角为6.5
°
。
[0013]进一步地，锥形渐变过渡结构中，锥形上表面半径和标准同轴波导内导体半径相同，逐渐扩展内导体半径和外导体内径的大小。
[0014]进一步地，所述多级阻抗变换，采用二项式多节阻抗器，节数为8，各级阶梯的半径逐步增大，直到达到所需的扩展同轴尺寸，完成标准同轴波导到扩展同轴波导的匹配。
[0015]进一步地，最后一级的同轴波导阻抗取为50/n欧姆，n为10，即为5Ω；最后一级的同轴波导采用一级阶梯阻抗匹配，完成扩展同轴波导到圆柱环形腔的过渡。
[0016]进一步地，同轴探针
‑
微带过渡的介质基片采用Rogers5880，厚度为0.254mm，介电常数为2.2。
[0017]进一步地，同轴探针加工选材使用黄铜材料，在同轴探针与导体之间填充聚四氟乙烯PTFE来固定同轴探针，聚四氟乙烯PTFE的介电常数为2.2。
[0018]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)采用锥形渐变的过渡结构来实现标准同轴波导和扩展同轴波导之间的阻抗匹配，使功率容量大大提升并有效解决接入功放模块的散热问题；(2)运用多级阶梯阻抗变换将同轴波导的内、外半径逐步过渡到设计所需要的尺寸，并且采用同轴探针阵列的形式将扩展同轴波导中的信号过渡到50Ω微带线上实现10路输出信号等相位、等幅度、低损耗、小反射的功率分配，提高了合成效率。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的6
‑
18GHz 10路扩展同轴波导功率分配/合成网络示意图。
[0020]图2为本专利技术的6
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18GHz 10路扩展同轴波导功率分配/合成网络结构图。
[0021]图3为本专利技术的6
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18GHz 10路扩展同轴波导功率分配/合成网络俯视图。
[0022]图4为本专利技术的6
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18GHz10路扩展同轴波导功率分配/合成网络侧视图。
[0023]图5为本专利技术的6
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18GHz 10路扩展同轴波导功率分配/合成网络正视图。
具体实施方式
[0024]本专利技术涉及一种基于扩展同轴结构的6
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18GHz功率合成网络，应用于毫米波T/R组件中发射通道功率合成领域，设计中采用锥形渐变的过渡结构来实现标准同轴波导和扩展同轴波导之间的阻抗匹配，使功率容量大大提升并有效解决接入功放模块的散热问题，同时运用多级阶梯阻抗变换将同轴波导的内外半径a、b逐步过渡到设计所需要的尺寸，并且采用同轴探针阵列的形式将扩展同轴波导中的信号过渡到50Ω微带线上实现10路输出信
号等相位、等幅度、低损耗、小反射的功率分配，提高合成效率。
[0025]本专利技术涉及一种基于扩展同轴结构的6
‑
18GHz功率合成网络，所述功率合成网络分为对称的上、下两层，采用背靠背的方式进行装配；
[0026]功率合成网络的输入端口、输出端口采用标准的SMA接头；
[0027]信号由SMA接头接入，通过标准同轴波导，再经过渐变阻抗匹配器来实现标准同轴波导和扩展同轴波导之间的阻抗匹配，降低过渡结构产生的反射；运用多级阻抗变换，将同轴波导的内外半径逐步过渡到设计所需要的尺寸，对于最后一级的同轴波导阻抗进行控制，实现与后级的阻抗匹配；
[0028]经过由标准同轴波导到扩展同轴波导的过渡后，采用10路同轴探针等间距分布的形式，将扩展同轴波导中的信号过渡到50Ω微带线上，实现10路输出信号等相位、等幅度的功率分配；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扩展同轴结构的6
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18GHz功率合成网络，其特征在于，所述功率合成网络分为对称的上、下两层，采用背靠背的方式进行装配；功率合成网络的输入端口、输出端口采用标准的SMA接头；信号由SMA接头接入，通过标准同轴波导，再经过渐变阻抗匹配器来实现标准同轴波导和扩展同轴波导之间的阻抗匹配，降低过渡结构产生的反射；运用多级阻抗变换，将同轴波导的内外半径逐步过渡到设计所需要的尺寸，对于最后一级的同轴波导阻抗进行控制，实现与后级的阻抗匹配；经过由标准同轴波导到扩展同轴波导的过渡后，采用10路同轴探针等间距分布的形式，将扩展同轴波导中的信号过渡到50Ω微带线上，实现10路输出信号等相位、等幅度的功率分配；将10路输出信号传输到功率放大器模块，实现信号在环形腔和功率放大器模块之间的耦合。2.根据权利要求1所述的基于扩展同轴结构的6
‑
18GHz功率合成网络，其特征在于，所述渐变阻抗匹配器为锥形渐变过渡结构，匹配部分长度为3.8mm，锥形半夹角为6.5
°
。3.根据权利要求2所述的基于扩展同轴结构的6
‑
18GHz功率合成网络，其特征在于，锥形渐变过渡结构中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国金，黄鑫，邹骏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：