本發(fā)明涉及微波毫米波頻段的空間功率合成技術領域，特別涉及一種高隔離的小型化徑向功率分配/合成器。

背景技術：
如今毫米波、亞毫米波通信技術正在由研究步入實際應用。隨著工作頻率的升高，半導體固態(tài)器件的功率容量下降，單個器件的輸出功率難以滿足通信電子系統需求，人們一般采用功率合成網絡的方法來實現大功率固態(tài)功率器件。功率合成技術的研究重心是探索哪種合成網絡拓撲結構可以實現最大效率的寬帶大數目的功率合成。在各種功率合成網絡拓撲結構中，徑向功率分配/合成器是研究的熱點之一。該結構通常是通過圓對稱傳輸線在一個圓盤結構的中心饋入輸入信號，然后在圓盤結構的周圍引出多個輸出端口實現一次分配多路信號。相對于常見的二進制樹形結構，徑向功率分配/合成器具有可以一次性完成大數目的功率分配/合成，插入損耗基本不受合成路數影響的優(yōu)點，特別適合于大數目的功率合成。同時徑向功率分配/合成器在結構上的對稱性保證了其功率分配在幅度和相位上的一致。徑向功率分配/合成器的實現形式有很多種，目前主流方案是采用同軸SMA接頭直接輸入或者矩形波導-同軸波導的饋電方式，在徑向波導腔體中傳輸的是準TEM模。此種徑向結構的功率容量被同軸波導的功率容量所限制，也有學者提出一種使用Marie型矩形波導-圓波導轉換器進行輸入的饋電方式，相對于使用同軸輸入而言，將有更高的功率容量。但是該模式轉換器在垂直徑向圓盤的方向尺寸比較大，而且沒有專門提供端口隔離的措施。徑向功率分配/合成器的另一設計難點在于難以實現輸出端口匹配且隔離。而對于功率分配/合成器，其輸出端口的隔離性是一個重要的指標。應用端口隔離的功率分配/合成器，合成放大器的放大器單元相互獨立，也可以有效避免自激等問題。另一方面，高隔離合成器也會使得合成放大器的失效特性良好，即當存在放大器單元損毀時，其余放大器仍可以正常工作，輸出功率只會按一個可預測的比例掉落。為了提高徑向功率分配/合成器的性能，人們提出了多種實現手段和改良方法，下面介紹一下這些結構。1984年，Ting-IhHsu等人在IEEEMTT-SInternational上的報告“AWIDEBAND60GHz16-WAYPOWERDIVIDERCOMBINERNETWORK”中，提出了一種使用在60GHz頻段，使用矩形波導輸入，采用矩形波導-徑向波導轉換結構實現16路功率分配，其結構如圖7所示，該結構通過矩形波導(“RECTANGULARWAVEGUIDE”)進行信號輸入，并通過匹配結構(“WAVEGUIDE-TO-COAXMATCHINGBEAD”)進行輸入矩形波導到同軸波導的阻抗匹配，而“COAX-TO-RADIALLINEMATCHINGBEAD”則是完成從同軸波導到徑向波導的匹配結構，最后再通過徑向波導(“RADIALWAVEGUIDE”)端口輸出。該結構沒有完全解決輸出端口如何隔離的問題，尤其是兩個相對的端口。此外，其功率容量也受到同軸波導過渡結構的限制。2009年，Kaijunsong等人在TRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES上發(fā)表了題為“PlanarProbeCoaxial-WaveguidePowerCombiner/Divider”的文章，使用同軸SMA接頭輸入信號，采用微帶探針伸入腔體中得到了10路端口輸出，其結構如圖8所示。該結構通過一個SMA連接頭(SMAConnector)進行信號輸入，在由InnerConductor和OuterConductor形成的波導腔體中傳輸準TEM模，最后完成波導-微帶線轉換輸出。該結構適用于微波頻段或毫米波頻段低端，而隨著頻段變高，微帶結構損耗大的缺點將會顯現出來。2008年，LarryW.Epp等人在專利號為US7385462中提出一種新的結構“WIDEBANDRADIALPOWERCOMBINER/DIVIDERFEDBYAMODETRANSDUCER”，該結構使用Marie型矩形波導-圓波導轉換器作為輸入饋電方式，結構如圖9所示，該結構通過矩形波導端口16輸入信號，并通過Marie型矩形波導-圓波導模式轉換器10進行模式轉換，在徑向功率分配結構20中完成功率分配后從矩形波導端口22輸出，標號30代表波導匹配負載。但是這種Marie型模式轉換器在垂直徑向圓盤的方向尺寸比較大，而且未提供端口隔離的有效解決方式。2011年，中國專利201120423948.X中，提出了一種使用空氣微帶的徑向功率合成放大器6，結構如圖10所示，其采用矩形波導11進行信號輸入，41是矩形波導端口。該放大器結構上采取了一個功率分配器和一個合成器(8和9)背靠背連接的形式，61和62是有源功率放大器模塊。該專利采用矩形波導-同軸波導作為輸入方式，為了實現端口匹配和隔離，抑制高次模式，引入了空氣微帶線并在相鄰空氣微帶線之間覆蓋薄膜電阻片。該電阻片是覆蓋在腔體開槽的底部。但是，該結構也沒有解決位置相對的端口隔離的問題。

技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種高隔離的小型化徑向功率分配/合成器。本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現：一種高隔離的小型化徑向功率分配/合成器，其特征在于：包括一個插入電阻膜片的徑向功率分配/合成器和一個矩形波導-圓波導模式轉換結構；所述插入電阻膜片的徑向功率分配/合成器包括輸入圓波導端口、阻抗變換結構、一個以上輸出矩形波導，以上三種結構依次連接；所述矩形波導-圓波導模式轉換結構包括順序相連的輸入矩形波導、一分四路功率分配網絡、波導擴大過渡結構、輸出圓波導。所述的輸入圓波導，其底部用匹配凸臺結構來調節(jié)端口匹配；一個以上減半高度的輸出矩形波導呈放射狀與圓波導進行連接，在波導腔體中，相鄰兩個減半高度的輸出矩形波導端口間的分支位置處徑向插入電阻膜片；減半高度的輸出矩形波導再通過阻抗變換結構與全高度輸出矩形波導進行連接，最后輸出。所述的減半高度的矩形波導端口與全高度矩形波導間用過渡結構進行連接，該過渡結構用于實現寬帶阻抗匹配，可以用多種匹配結構實現，比如：單節(jié)四分之一阻抗變換器、多節(jié)四分之一阻抗變換器、切比雪夫阻抗變換器和漸變傳輸線。所述的輸入圓波導的內徑初始值按照如下公式確定：R＝λ/1.64，其中λ為導波波長。圓波導的內徑初始值的實際尺寸需要通過仿真優(yōu)化進行選擇，該模式轉換結構的設計要求做到對于除TE01模式以外的其他模式，如TE11、TE21、TE31、TM01等模式及其極化簡并模式實現高抑制度，而對于所需要的TE01模式波，則要求損耗盡量小。所述的電阻膜片的阻值Z由奇偶模法確定，假定每個輸出矩形波導的阻抗為Z0，則Z＝Z0/2。由于場的不連續(xù)性，需要對電阻膜片的阻值進行優(yōu)化設計，以有效實現輸出端口之間的匹配和隔離。所述的一分四路功率分配網絡包括兩級矩形波導E-T分支功分器，在每一級的矩形波導E-T分支功分器的垂直拐彎位置設置了用于消除拐彎處不連續(xù)性的匹配切角。匹配切角的尺寸通過仿真優(yōu)化進行選擇，所述波導擴大過渡結構將矩形波導端口的尺寸擴大，以使得與圓波導連接時實現寬帶的阻抗匹配。所述的高隔離的小型化徑向功率分配/合成器為全波導結構，輸入輸出端口均為標準矩形波導端口。本發(fā)明與現有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：1、本發(fā)明主要是通過設計一種新型矩形波導-圓波導模式轉換結構來實現小型化，所謂的模式轉換指的是將標準矩形波導中傳輸的TE10模式轉換為圓波導中傳輸的所需要的TE01模...