本發(fā)明涉及功率分配器，具體涉及一種立體功率分配器及微波收發(fā)組件。

背景技術：

1、基于固態(tài)功率器件的收發(fā)組件是相控陣雷達系統(tǒng)的核心，為了提高收發(fā)組件的輸出功率，現(xiàn)有技術中常采用多級功放級聯(lián)、多路微波信號合成的方式來實現(xiàn)。功率分配器和合成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)微波信號傳輸與發(fā)射的關鍵電路，在收發(fā)組件中非常重要。隨著高集成度收發(fā)組件的研制需求，對微波信號的功率分配器提出了更高要求，其尺寸、結(jié)構(gòu)形式、電性能參數(shù)都是設計關鍵指標。

2、功率分配器是微波電路系統(tǒng)中的重要無源器件，用于將一個輸入信號分為兩個或多個等功率分配比或不等功率分配比的相位輸出信號?，F(xiàn)有的功率分配器主要包括普通的三端口t型結(jié)、wilkinson功率分配器及gysel功率分配器等。普通的三端口t型結(jié)存在端口不能完全匹配以及兩輸出端口隔離度差的缺點；傳統(tǒng)的wilkinson功率分配器和gysel功率分配器都具有較好的端口匹配度和隔離度，但是其輸入輸出端口都在同一高度平面，屬于平面結(jié)構(gòu)。

3、目前微波收發(fā)組件具有高集成度、三維立體平面布局的新需求，傳統(tǒng)的平面功率分配方式將會增大單通道組件的橫截面積，難以實現(xiàn)不同高度端口功率合成的需求，無法利用三維立體合成方式提高組件的截面功率密度，同時，較為分散的功率分配端口還會影響后續(xù)天線陣面緊密排布。因此設計一款立體功率分配器十分必要。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)的平面功率分配方式存在的難以實現(xiàn)不同高度端口功率合成的需求、無法利用三維立體合成方式提高組件的截面功率密度以及較為分散的功率分配端口會影響后續(xù)天線陣面緊密排布的技術問題，提出一種立體功率分配器及微波收發(fā)組件。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術解決方案如下：

3、一種立體功率分配器，其特殊之處在于：包括平行設置的上電路板和下電路板，以及垂直連接在上電路板和下電路板之間的連接結(jié)構(gòu)；

4、所述上電路板的上表面為信號層，下表面為地層；所述上電路板的信號層上設置有輸入總線、第一分配線、第二分配線、第一輸出線以及第二輸出線；所述輸入總線的一端端口作為輸入端口，用于接收需要進行功率分配的微波信號，其另一端分別與第一分配線和第二分配線的一端連接；所述第一分配線的另一端與第一輸出線的一端連接，第一輸出線的另一端端口作為第一輸出端口，用于輸出功率分配完成的一路微波信號；

5、所述下電路板的下表面為信號層，上表面為地層；所述下電路板的信號層上設置有第三輸出線，所述第三輸出線的一端端口作為第二輸出端口，用于輸出功率分配完成的另一路微波信號；所述第一輸出端口與第二輸出端口輸出的微波信號功率一致、相位相同；

6、所述連接結(jié)構(gòu)包括第一微帶連接盤、第二微帶連接盤、金屬導體和殼體；所述第一微帶連接盤與所述第二分配線的另一端連接；所述第二微帶連接盤與所述第三輸出線的另一端連接；所述金屬導體的兩端分別穿過上電路板與下電路板與第一微帶連接盤和第二微帶連接盤固連；所述殼體同軸設置在金屬導體的外側(cè)壁上。

7、進一步地，所述上電路板信號層上還設置有隔離電阻，所述隔離電阻位于第一分配線和第二分配線的輸出端口之間，用于對第一分配線和第二分配線輸出的信號進行隔離。

8、進一步地，定義所述輸入總線的特性阻抗為z0，則所述第一分配線與第二分配線的特性阻抗為所述第一輸出線、第二輸出線、第三輸出線、連接結(jié)構(gòu)的特性阻抗均為z0；

9、所述第一分配線與第二分配線的電長度為λ/4，其中λ為立體功率分配器工作的中心頻點對應波長；

10、定義所述第一輸出線的電長度為θ1，所述第二輸出線的電長度為θ2，第三輸出線的電長度為θ4，連接結(jié)構(gòu)的電長度為θ3，則應滿足以下關系：

11、θ1＝θ2+θ3+θ4。

12、進一步地，所述上電路板和下電路板均采用rogers6002電路板，其采用的介質(zhì)材料介電常數(shù)均為2.92，厚度均為0.254mm；所述殼體采用玻璃材質(zhì)，其介電常數(shù)為4。

13、進一步地，所述第一微帶連接盤和第二微帶連接盤均采用邊長為1mm的正方形焊盤；第一微帶連接盤和第二微帶連接盤上分別設置有與金屬導體兩端相適配的過孔，所述過孔的內(nèi)壁做金屬化處理；所述金屬導體的兩端分別焊接在第一微帶連接盤和第二微帶連接盤的過孔中。

14、進一步地，還包括沿輸入輸出方向設置的中間隔墻，其上下兩個端面分別與上電路板和下電路板的地層固連；

15、所述中間隔墻上由上至下依次設置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔與殼體的外側(cè)壁相適配，且第一通孔的直徑大于第二通孔的直徑。

16、進一步地，還包括兩個功放芯片，兩個所述功放芯片背靠背安裝在中間隔墻的兩個側(cè)面上，且分別與第一輸出端口和第二輸出端口電連接。

17、進一步地，所述金屬導體與殼體均為圓柱體；

18、所述金屬導體采用銅材料，其半徑為0.25mm，高度為3.378mm；

19、所述殼體半徑為1.3mm，高度為2mm；

20、所述第二通孔的半徑為1mm，高度為0.8mm。

21、進一步地，所述輸入總線、第一分配線、第二分配線、第一輸出線、第二輸出線和第三輸出線均采用銅材料，銅材料的厚度為0.035mm。

22、本發(fā)明還提供一種微波收發(fā)組件，其特殊之處在于：

23、包括微波發(fā)射組件和微波接收組件；

24、所述微波發(fā)射組件包括n個采用權(quán)利要求1-9任一所述的立體功率分配器，n≥1；所述立體功率分配器的輸入端口作為發(fā)射輸入口，第一輸出端口和第二輸出端口分別作為兩個發(fā)射輸出口，用于將發(fā)射信號功率分配至不同高度的平面；

25、所述微波接收組件包括n個權(quán)利要求1-9任一所述的立體功率分配器，所述立體功率分配器的第一輸出端口和第二輸出端口作為微波信號的兩個接收輸入口，該立體功率分配器的輸入端口作為微波信號的接收輸出口，用于對不同高度平面的接收信號進行合成。

26、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

27、1.本發(fā)明一種立體功率分配器，包括設置在不同高度的上電路板和下電路板，以及垂直連接在上電路板與下電路板之間的連接結(jié)構(gòu)；輸入信號經(jīng)過輸入端口等分為兩路后，一路從與輸入端口同層的第一輸出端口輸出，另一路經(jīng)過連接結(jié)構(gòu)，從與輸入端口不同層的第二輸出端口輸出，從而實現(xiàn)微波信號在三維立體空間中傳輸。

28、2.本發(fā)明一種立體功率分配器，通過連接結(jié)構(gòu)引入了垂直互連的類同軸結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了功率分配端口在不同高度平面進行信號傳輸，為微波立體電路的布局創(chuàng)造了條件。避免了傳統(tǒng)功率分配網(wǎng)絡對單一平面的大尺寸要求，有效減少了組件單通道的截面尺寸，為天線陣面優(yōu)化布局提供支撐。

29、3.本發(fā)明一種立體功率分配器，上電路板上的第一分配線與第二分配線之間設置有隔離電阻，可保證等分后的兩路信號之間具有良好的隔離度；等分后的輸入信號通過第一輸出端口和第二輸出端口輸出功率相等，相位一致的信號。

30、4.本發(fā)明一種立體功率分配器，經(jīng)仿真驗證，在實現(xiàn)微波信號立體功分傳輸?shù)耐瑫r，保證了良好的微波性能。

31、5.本發(fā)明一種立體功率分配器，在上電路板與下電路板之間還設置有中間隔墻，對第一輸出端口與第二輸出端口起到隔離作用，防止兩路微波信號之間相互干擾。

32、6.本發(fā)明一種微波收發(fā)組件，采用兩個立體功率分配器，分別用于實現(xiàn)將發(fā)射信號功率分配至不同高度的平面，以及將不同高度平面的接收信號進行合成的功能，其通過垂直方向功率分配或功率合成的方式，不僅提高了微波收發(fā)組件截面功率密度，便于微波系統(tǒng)天線陣面優(yōu)化布局，同時避免了在同一平面采用兩個傳統(tǒng)平面功分網(wǎng)絡帶來的發(fā)射傳輸線和接收傳輸線的交叉，又保證了收發(fā)隔離度。