本發(fā)明屬于微波，具體涉及一種基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器。

背景技術(shù)：

1、功率放大器廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、制導(dǎo)以及通信等領(lǐng)域，隨著微波技術(shù)的發(fā)展，對(duì)輸出功率等指標(biāo)提出了越來(lái)越高的要求，功率分配/合成器作為功率放大器的關(guān)鍵部分，其性能指標(biāo)的優(yōu)劣將會(huì)起到舉足輕重的作用。同時(shí)，當(dāng)某一路放大芯片無(wú)法正常工作，其余放大芯片仍可正常工作，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)工作的可靠性。

2、微波固態(tài)功率放大器作為微波雷達(dá)、制導(dǎo)及通信以及測(cè)試等系統(tǒng)的重要組成部分，已然成為微波領(lǐng)域研究的主要熱點(diǎn)之一。隨著對(duì)放大器不同輸出功率要求的提高，依靠單個(gè)放大芯片的輸出功率已無(wú)法滿足實(shí)現(xiàn)工作的需要。因此，需要采用多路放大以及功率合成的技術(shù)，有效提高放大器的輸出功率。

3、常見(jiàn)的功率合成技術(shù)主要有：平面功率合成技術(shù)和空間功率合成技術(shù)。平面功率合成技術(shù)主要是指基于威爾金森結(jié)構(gòu)的合成技術(shù)；而空間功率合成技術(shù)主要有波導(dǎo)合成和同軸合成兩種形式。

4、采用傳統(tǒng)的基于微帶功率合成技術(shù)具有工作頻帶寬，加工裝配簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但由于其介質(zhì)損耗大、合成效率低等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足對(duì)大功率放大器的需求。

5、采用基于同軸結(jié)構(gòu)的功率合成技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)有插入損耗小、合成效率高、工作頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是承載功率較小。

6、采用標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的功率合成技術(shù)隨能實(shí)現(xiàn)較小的插入損耗及較高的合成效率，但矩形波導(dǎo)受截止頻率的影響，一般帶寬相對(duì)較窄。

7、綜上所述，無(wú)論是微帶型合成器還是同軸型合成器都有明顯缺點(diǎn)，而基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器同時(shí)具有兩者優(yōu)點(diǎn)，其承載功率優(yōu)于同軸結(jié)構(gòu)，帶寬優(yōu)于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，滿足超寬帶及大功率的應(yīng)用需要。

8、基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的功率合成器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該技術(shù)具有工作頻帶寬、插入損耗小、合成效率高等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于微波毫米波領(lǐng)域。輸入信號(hào)從端口2、端口3、端口4及端口5通過(guò)懸?guī)Ь€合成輸出到端口1，該功率合成技術(shù)方案與本發(fā)明的技術(shù)方案最為接近。缺點(diǎn)是體積較大，無(wú)法滿足超寬帶的需求。

9、現(xiàn)有的功率合成技術(shù)主要包括平面功率合成技術(shù)及空間功率合成技術(shù)。平面功率合成技術(shù)主要是基于傳統(tǒng)的微帶平面電路；而空間功率合成技術(shù)主要包括基于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與同軸結(jié)構(gòu)兩種。

10、基于微帶結(jié)構(gòu)功率合成技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)超寬帶功率合成，但缺點(diǎn)有插入損耗大，合成效率低，空間利用率也低，很難滿足對(duì)大功率的需求。

11、而同軸結(jié)構(gòu)由于其電磁場(chǎng)在徑向方向呈現(xiàn)不均勻性，從而造成電磁場(chǎng)在內(nèi)導(dǎo)體附近較大；此外，由于電磁波在同軸內(nèi)外導(dǎo)體之間傳輸，而內(nèi)外導(dǎo)體之間的空間比較小，加上內(nèi)外導(dǎo)體之間存在介質(zhì)損耗，最終導(dǎo)致其承受功率較小。

12、綜上所述，由于平面微帶功率合成其本身?yè)p耗大，合成效率低，而基于同軸結(jié)構(gòu)的功率合成器其承載功率小，故提出本申請(qǐng)來(lái)解決上述問(wèn)題。本發(fā)明的目的就是通過(guò)在矩形腔體內(nèi)加入印制板，來(lái)提高功率合成器的工作帶寬，利用懸?guī)Ь€的場(chǎng)分布來(lái)提高功率合成器的承載能力，同時(shí)，減小了插入損耗以提高合成效率，解決了微帶結(jié)構(gòu)損耗大的問(wèn)題以及同軸結(jié)構(gòu)的功率容量小的問(wèn)題，發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢(shì)。該功率合成器是一種準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上由上下腔體和印制板組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、易加工、成本低和高功率容量等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶、大功率輸出，滿足更多客戶需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，設(shè)計(jì)合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的效果。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，包括阻抗變換結(jié)構(gòu)、合成結(jié)構(gòu)以及饋電端口；

4、饋電端口包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和第五端口，

5、阻抗變換結(jié)構(gòu)包括多節(jié)阻抗匹配單元，被配置為用于實(shí)現(xiàn)4路的等幅同相功率分配或者合成；

6、合成結(jié)構(gòu)包括“弓”形短路支節(jié)單元；被配置為用于縮短匹配長(zhǎng)度；

7、信號(hào)通過(guò)第二端口、第三端口、第四端口和第五端口輸入，經(jīng)過(guò)阻抗變換結(jié)構(gòu)以及合成結(jié)構(gòu)輸出到第一端口，實(shí)現(xiàn)超寬帶輸出。

8、優(yōu)選地，該合成器包括矩形腔體，矩形腔體包括上腔體和下腔體；矩形腔體的內(nèi)部設(shè)置有印制板，印制板用于提高功率容量。

9、優(yōu)選地，阻抗變換結(jié)構(gòu)為“蛇”型結(jié)構(gòu)。

10、優(yōu)選地，饋電端口采用同軸方式饋電，經(jīng)過(guò)同軸-懸?guī)Ь€過(guò)渡。

11、優(yōu)選地，阻抗變換結(jié)構(gòu)和合成結(jié)構(gòu)位于矩形腔體內(nèi)。

12、優(yōu)選地，該合成器還包括同軸接頭，用于連接其它設(shè)備；同軸接頭與印制板采用穿插式安裝。

13、本發(fā)明所帶來(lái)的有益技術(shù)效果：

14、(1)本發(fā)明所提出的基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器是一種準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上由上下腔體和印制板組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、易加工、成本低和高功率容量等優(yōu)點(diǎn)。

15、(2)該合成器頻率范圍覆蓋廣，采用基于懸?guī)Ь€二項(xiàng)式分布的多節(jié)阻抗匹配結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)4路的等幅同相功率分配，具有帶寬寬和損耗小等優(yōu)點(diǎn)。

16、(3)懸?guī)Ь€功分結(jié)構(gòu)處，通過(guò)加入“弓”形短路支節(jié)，達(dá)到相同帶寬的前提下，有效的縮短了匹配長(zhǎng)度，減小了合成結(jié)構(gòu)尺寸，降低了傳輸損耗，提高了合成效率。

17、(4)通過(guò)同軸接頭的特殊加工與印制板采用穿插式安裝方式，實(shí)現(xiàn)了同軸結(jié)構(gòu)與懸?guī)Ь€的良好轉(zhuǎn)換過(guò)度，提升性能的同時(shí)，簡(jiǎn)化了裝配結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，其特征在于：包括阻抗變換結(jié)構(gòu)、合成結(jié)構(gòu)以及饋電端口；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，其特征在于：該合成器包括矩形腔體，矩形腔體包括上腔體和下腔體；矩形腔體的內(nèi)部設(shè)置有印制板，印制板用于提高功率容量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，其特征在于：阻抗變換結(jié)構(gòu)為“蛇”型結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，其特征在于：饋電端口采用同軸方式饋電，經(jīng)過(guò)同軸-懸?guī)Ь€過(guò)渡。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，其特征在于：阻抗變換結(jié)構(gòu)和合成結(jié)構(gòu)位于矩形腔體內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，其特征在于：該合成器還包括同軸接頭，用于連接其它設(shè)備；同軸接頭與印制板采用穿插式安裝。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所提出的基于懸?guī)Ь€結(jié)構(gòu)的超寬帶大功率合成器是一種準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上由上下腔體和印制板組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、易加工、成本低和高功率容量等優(yōu)點(diǎn)；該合成器頻率范圍覆蓋廣，采用基于懸?guī)Ь€二項(xiàng)式分布的多節(jié)阻抗匹配結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)4路的等幅同相功率分配，具有帶寬寬和損耗小等優(yōu)點(diǎn)；懸?guī)Ь€功分結(jié)構(gòu)處，通過(guò)加入“弓”形短路支節(jié)，達(dá)到相同帶寬的前提下，有效的縮短了匹配長(zhǎng)度，減小了合成結(jié)構(gòu)尺寸，降低了傳輸損耗，提高了合成效率；通過(guò)同軸接頭的特殊加工與印制板采用穿插式安裝方式，實(shí)現(xiàn)了同軸結(jié)構(gòu)與懸?guī)Ь€的良好轉(zhuǎn)換過(guò)度，提升性能的同時(shí)，簡(jiǎn)化了裝配結(jié)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：宋洪飛,寧曰民,樸智棋,王琦,石先寶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中電科思儀科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18