一种微波毫米波积木式功率分配合成器，包括第一波导、第二波导及放大器模块，第一波导通过第一耦合缝隙耦合有第一过渡波导，第一过渡波导的一端与放大器模块的一端连接，第二波导通过第二耦合缝隙耦合有第二过渡波导，第二过渡波导的一端与所述放大器模块的另一端连接，第一波导一端为第一输入端口，另一端为第一输入短路面；第二波导一端为第一输出端口，另一端为第一输出短路面；第一过渡波导、第二过渡波导的另一端分别为第一短路面、第二短路面。利用该分配合成器可输出高功率的微波毫米波信号，空间利用率高，结构形状规则、方便调试、以积木式组合实现任意路数的合成，克服了目前微波毫米波功率分配合成网络调试困难、扩展性差等缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微波毫米波空间功率分配合成网络技术，用于把一路输入信号分配到多路通道中，激励多个固态功率放大器，并将功率放大器输出的信号同相合成，从而获得高功率输出。
技术介绍
在微波毫米波系统中，发射机是其中最为关键的部件之一，它的输出功率直接决定了系统的作用半径，抗干扰能力以及系统的通信质量与性能。固态发射机具有电源简単、尺寸小、重量轻、寿命长、占空比大等优点，但单个固态器件产生的功率小是其固有的不足。随着频率升高，器件尺寸减小，单个固态器件的输出功率也随之减小，频率越高，输出功率 就越小。电真空器件虽然可以产生比固态器件高的功率，但要求有很高电压的电源，且体积庞大，在很多环境如航天航空飞行器中不好应用。固态器件受自身半导体物理特性的影响以及加工エ艺等诸方面的限制，单个固态器件要获得较大的输出功率还难以实现。为了提高固态发射机的功率，一条众所周知的技术途径就是采用功率合成技木。固态功率合成技术研究已有几十年的历史，在微波频段已经获得大量实际应用。功率合成有两种类型，一种是振荡器式功率合成，即采用多个固态振荡管制作振荡器，其输出功率比单管振荡器的输出功率大。这个方案因为不易实现高质量如低相位噪声的信号和雷达所需的多种波形信号，现在已经较少采用。现在采用的是多个固态功率放大合成的方案，即用微波频率源产生高质量的能实现雷达所需波形的低功率信号，馈入若干个固态功率放大器，再将这些功率放大器输出的功率合成，得到高功率输出。这个方案既能实现高功率输出，又能实现输出信号的高质量，成为固态功率合成的主流。本专利技术涉及的就是这种功率合成技木。目前，功率合成技术有不同的实现途径和称呼，如芯片级合成、电路合成、空间合成和准光合成等。这些称呼是从功率合成的技术途径来命名的。为了更清晰地说明功率合成的技术特征，我们从功率合成的网络拓扑来分类，至于实现特定网络的物理结构可以是芯片级合成、电路级合成、空间合成或准光合成。我们把功率合成的网络拓扑分为2-1型和N-I型，定义如下2-1型这种网络拓扑的特征是输入信号I分为2，2分为4，4分为8，8分为16，16分为32，类推，即下ー级通道数是上ー级的通道数乘以2 ;输出信号则反过来，32合为16，16合为8,8合为4,4合为2,2合为I ;示意如图I。芯片级合成与电路合成采用这种网络拓扑。这种网络拓扑的优点是物理结构简单，有现成的平面功率分配合成结构可用，且已发展得相当成熟。其缺点是合成路数多了以后网络损耗增加很大，例如合成32路网络有5级，输入输出加在一起就是10级，这10级网络要损耗很多功率，当合成路数增加到一定数目后，再增加路数也不会增大输出功率。在合成路数少于32路时，多级网络的损耗也会降低合成效率。这个网络拓扑的另ー缺点是它合成的路数须是2的整数倍，对于调控输出功率的大小不方便，増加I级输出功率过大，不增加又不够。N-I型这种网络拓扑的特征是输入信号第I级I分为K，第2级每路I分为M，K路分为KXM路，第3级每路I分为N，KXM路分为KXMXN路，类推，即下ー级通道数是上一级的通道数乘以每路的功分数K (或M或N);输出信号则反过来，KXMXN合为KXM，KXM合为K，K合为I。K (M或N)大于2。显然，对于合成同样的路数，这个网络拓扑需要的合成级数比2-1型少得多。例如，输入时I分为4，4分为16，16分为64 ;合成吋64合为16，16合为4，4合为I ;共6级就可合成64路，而2_1型要10级才能合成32路。増大N还可減少合成的级数。合成网络的级数減少就可减小网络的损耗。另外，N可以调整，即在不同的级可以取不同的N，从而合成的路数与2-1型相比灵活可变。例如，可以I分为4，4分为20 (即第2级是姆路I分为5,4路分为20路)；或者I分为5,5分为30 (即第2级是姆路I分为6，5路分为30路)；实现这种功率分配合成网络无疑将是功率合成技术的一大突破。 目前，已报道的能实现这种N-I型网络拓扑的有空间功率合成和准光功率合成技术° 如(E. J. Wilkinson, An N-way hybrid power divider, IRE TransactionMicrowave Theory and Techniques. 1960，8(I):116-118)、径向线合成电路(D. F. Peterson, Radial-Symmetric N-ffay TEM-Line IMPATT Diode Power CombiningArrays, IEEE Transactions Microwave Theory and Techniques, 1982，30(2):163-173)、同轴一波导合成电路(R. S. Harp and K. J. Russell. Conical power combiner. U. S. Patent4188590, Feb. 1980)等形式。在这些N_1型合成网络中，由于结构和エ艺原因，其工作频率都在X波段以下，难以在毫米波频段有效地实现多路合成。近年来，出现了基于径向波导结构的空间功率合成网络(Kaijun Song, YongFan, Zongrui He, Broadband Radial Waveguide Spatial Combiner, IEEE Microwave andWireless Components Letters, 2008, 18 (2) :73-75 ;陈明勇，窦文斌，Ka波段径向波导功率合成网络，电波科学学报，2010，25 (4) : 745-748)，这种结构需要被合成的各通道与合成网络连接后统ー调试，各通道不能単独调试。因为通道単独调试时的连接波导是矩形波导，与实际连接的径向波导特性不同。在这个技术的基础上，又发展出星形功率合成网络(XiangBo, Dou Wenbin, A Ka Band Spatial Six-way Power Divider/Combiner, 201ICnina-JapanJoint Microwave Conference Proceedings, 2011，440-442),这个网络将径向波导再转换到多个矩形波导，解决了径向波导合成网络不方便各通道単独调试的困难。上述合成网络都存在结构形状非规则、空间利用率不高、连接不方便的缺点，一般只能做一级网络，即输入时I分为N，输出时N合为I ;最多与2-1型网络结合，得到2级网络，即输入时I分为2，再2分为2N，输出时2N合为2，再2合为I。还不能实现真正的N-I型合成网络的功能。还有ー种合成网络是基于探针I禹合的波导功率合成网络(Xiaoqiang Xie, RuiminXu, Rui Diao and Weigan Lin, A New Millimeter-wave Multi-way Power Dividing/Combining Network Based on Waveguide-Microstrip E-plane Dual-Probe Structure,GSMM2008Proceeding, 2008)，这种合成网络结构用微带探针作为固态功率放大器的耦合结构，伸入合成网络的输入输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微波毫米波积木式功率分配合成器，其特征在于，包括第一波导(12)、第二波导(17)及放大器模块(113)，第一波导(12)通过第一耦合缝隙(13)耦合有第一过渡波导(14)，第一过渡波导(14)的一端与所述放大器模块(113)的一端连接，第二波导(17)通过第二耦合缝隙(18)耦合有第二过渡波导(19)，第二过渡波导(19)的一端与所述放大器模块(113)的另一端连接，所述第一波导(12)第一波导(12) —端为第一输入端ロ(11)，另一端为第一输入短路面(15);第ニ波导(17) —端为第一输出端ロ(16),另一端为第一输出短路面(110);所述第一过渡波导(14)、第二过渡波导(19)的另一端分别为第一短路面(111)、第二短路...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦文斌，向博，李腾，孟洪福，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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