專利名稱：一種多通道阻抗變換合成的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的一種多通道阻抗變換合成的設(shè)計方法，用于現(xiàn)代雷達、通信系統(tǒng)固態(tài)發(fā)射機的高功率板線合成器設(shè)計。本發(fā)明屬于雷達、通信系統(tǒng)天線與微波技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固態(tài)發(fā)射機作為現(xiàn)代雷達、通信系統(tǒng)的重要組成部分，正在越來越多的場合逐步取代真空管發(fā)射機。高功率合成器將多個固態(tài)功率發(fā)射組件產(chǎn)生的功率進行功率合成，設(shè)計高功率合成器是實現(xiàn)大功率固態(tài)發(fā)射機的關(guān)鍵技術(shù)。高功率合成器可以采取一路到多路如16路的直接阻抗變換合成，其多通道輸入沿圓周分布排列，高功率合成器合成功率在圓周的正中央耦合輸出。本發(fā)明涉及的高功率合成器為適應(yīng)發(fā)射機柜結(jié)構(gòu)設(shè)計需要采用多級分支結(jié)構(gòu)設(shè)計，比如高功率合成器輸入通道數(shù)量是2η (η為正整數(shù))，那么高功率合成器功率合成網(wǎng)絡(luò)采用η級分支結(jié)構(gòu)形式。和高功率板線合成器多通道輸入相連的為功率合成網(wǎng)絡(luò)第一級分支，功率總合成部位為末級分支。為了實現(xiàn)多通道輸入功率在高功率合成器內(nèi)高效、可靠地合成，同時為了提高耐功率，必須保證高功率板線合成器多通道合成功率的幅相一致性。通常多通道板線功率合成網(wǎng)絡(luò)每級分支設(shè)計采取經(jīng)典的多節(jié)阻抗變換設(shè)計理論，其不同阻抗變換段長度都設(shè)計為四分之一工作波長，多級分支級與級之間長度設(shè)計只考慮高功率合成器的外形尺寸，末級分支作為功率總合成采取與前級分支相同結(jié)構(gòu)形式，功率總合成輸出還為板線結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計方法難于實現(xiàn)多通道合成功率幅相一致性，降低高功率板線合成器可靠性和耐功率，同時因高功率板線合成器尺寸如多通道輸入通道間距的限制帶來設(shè)計瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
高功率板線合成器，其多通道板線功率合成網(wǎng)絡(luò)采用多級分支結(jié)構(gòu)形式。和高功率板線合成器多通道輸入相連的為功率合成網(wǎng)絡(luò)第一級分支，功率總合成部位為末級分支，高功率合成器輸入通道數(shù)量是2η (η為正整數(shù))，那么高功率合成器功率合成網(wǎng)絡(luò)采用η級分支結(jié)構(gòu)形式，末級分支為第η級分支。比如16路高功率合成器，其輸入通道數(shù)16，即24，多通道板線功率合成網(wǎng)絡(luò)采用4級分支結(jié)構(gòu)形式，第4級分支為末級分支。為了實現(xiàn)多通道輸入功率在高功率合成器內(nèi)高效、可靠地合成，同時提高耐功率，必須保證高功率板線合成器多通道合成功率的幅相一致性。本發(fā)明涉及的一種多通道阻抗變換合成的設(shè)計方法，主要用于解決高功率板線合成器多通道合成功率的幅相一致性及其耐功率的問題。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)解決方案為(1)采取和通常不同的阻抗變換設(shè)計方法設(shè)計每級分支阻抗變換段，第一級分支采用的是一節(jié)阻抗變換，第二、三級分支直至末級采用的都是兩節(jié)阻抗變換，結(jié)合高功率板線合成器多通道輸入通道間距S和發(fā)射機柜結(jié)構(gòu)設(shè)計對高功率板線合成器外形尺寸AB和CD的要求設(shè)計各級分支的多級阻抗變換段長度。⑵多級分支比如4級分支結(jié)構(gòu)的級與級之間長度ab、be和Cd分別設(shè)計為四分之一工作波長的奇數(shù)倍，ab、bc和Cd長度不必相同。⑶作為功率總合成的末級分支，采取與前級分支不同的結(jié)構(gòu)形式，中間部位板線內(nèi)導(dǎo)體設(shè)計為圓形形式。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在高功率板線合成器多通道輸入間距S及其外形尺寸AB 和⑶限制的情況下，可更加方便設(shè)計高功率板線合成器多通道阻抗變換合成網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)多通道合成功率幅相一致性，提高高功率板線合成器可靠性和耐功率。根據(jù)本發(fā)明給出的方法研制的高功率板線合成器具有多路功率幅相一致性高、合成損耗小、工程實現(xiàn)便捷、耐功率和可靠性高等特點。


附圖I為多級分支板線內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形式。其中1 一第一級分支；2—第二級分支；3—第三級分支；4一末級分支(第四級分支)；5—中間部位圓形板線內(nèi)導(dǎo)體。附圖2為多級分支兩節(jié)阻抗變換段。其中Z0—多級分支接口標準特性阻抗；Z1—第一節(jié)阻抗變換段特性阻抗；Z2—第二節(jié)阻抗變換段特性阻抗；L1 一第一節(jié)阻抗變換段長度；L2—第二節(jié)阻抗變換段長度。
具體實施例方式本發(fā)明涉及的一種多通道阻抗變換合成的設(shè)計方法，主要步驟(參見附圖)
'I'設(shè)計多級分支結(jié)構(gòu)阻抗變換段的阻抗。多級分支接口 ZO為標準特性阻抗，即ZO為50歐姆，如16路高功率合成器，根據(jù)微波技術(shù)多節(jié)阻抗變換設(shè)計理論，第一級分支采用的一節(jié)阻抗變換，中間阻抗取為70. 7歐姆，第二、三級直至末級分支采用的兩節(jié)阻抗變換，中間兩節(jié)變換阻抗Zl和Z2都分別取為59. 6歐姆和83. 9歐姆，然后由板線特性阻抗公式設(shè)計阻抗變換段板線LI和L2的內(nèi)導(dǎo)體寬度。②根據(jù)高功率板線合成器輸入通道間距S及其外形尺寸ABXD要求，設(shè)計各級分支多節(jié)阻抗變換段長度LI和L2。由高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件進行仿真分析結(jié)合試驗分別確定每級分支阻抗變換段長度。③多級分支級與級之間長度設(shè)計，如附圖I中ab、be和Cd所示。通過調(diào)整多級分支接口特性阻抗為ZO段長度，設(shè)計多級分支級與級之間長度為四分之一工作波長的奇數(shù)倍，結(jié)合高功率板線合成器外形尺寸AB、CD要求，分別確定具體奇數(shù)倍值。④末級分支中間部位的圓形板線內(nèi)導(dǎo)體設(shè)計。中間部位的板線內(nèi)導(dǎo)體直徑設(shè)計為高功率板線合成器輸出轉(zhuǎn)換接口同軸線的內(nèi)導(dǎo)體直徑。
權(quán)利要求
1.一種多通道阻抗變換合成的設(shè)計方法，其特征為在高功率板線合成器中構(gòu)成多通道板線功率合成網(wǎng)絡(luò)的多級分支結(jié)構(gòu)，采取和通常不同的多節(jié)阻抗變換設(shè)計方法設(shè)計每級分支阻抗變換段，即每級分支的多節(jié)阻抗變換段長度不是特定的四分之一工作波長；作為功率總合成的末級分支，采取與前級分支不同的結(jié)構(gòu)形式，即中間部位的板線內(nèi)導(dǎo)體設(shè)計為圓形形式。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求I所述的多通道阻抗變換合成的設(shè)計方法，其特征在于結(jié)合高功率板線合成器外形尺寸，多通道板線功率合成網(wǎng)絡(luò)的多級分支結(jié)構(gòu)級與級之間長度設(shè)計為四分之一工作波長的奇數(shù)倍，奇數(shù)倍的數(shù)值不必相同。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于高功率板線合成器多通道合成的多通道阻抗變換合成設(shè)計方法，主要用于解決高功率板線合成器多通道合成功率幅相一致性及其耐功率的問題，屬于雷達、通信系統(tǒng)天線與微波技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種高功率板線合成器，其多通道板線功率合成網(wǎng)絡(luò)采用多級分支結(jié)構(gòu)形式。和高功率板線合成器多通道輸入相連的為功率合成網(wǎng)絡(luò)第一級分支，作為功率總合成的末級分支其中間部位板線內(nèi)導(dǎo)體設(shè)計為圓形形式，多級分支級與級之間長度設(shè)計為四分之一工作波長的奇數(shù)倍，每級分支阻抗變換段設(shè)計不同于通常的多節(jié)阻抗變換設(shè)計。可實現(xiàn)多通道合成功率幅相一致性，避免了高功率板線合成器尺寸限制帶來的設(shè)計瓶頸，提高了高功率板線合成器可靠性和耐功率。
文檔編號H01P5/12GK102938485SQ20121043669
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者朱乙平 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所