一種基于超寬帶同軸阻抗變換器的功率分配及合成器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功率合成器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超寬帶同軸阻抗變換器的功率分配及合成器。
【背景技術(shù)】
[0002]功率放大器在工業(yè)加工、雷達、制導(dǎo)及通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，對功率放大器的帶寬、增益及輸出功率等指標都提出了越來越高的要求。例如:在500KHz-3GHz頻段內(nèi)，對于端口阻抗沒有內(nèi)匹配到50歐姆的固態(tài)功放芯片，功率合成大多采用同軸巴倫結(jié)合微帶匹配推挽輸出，但是僅限于一級推挽輸出。對于端口阻抗匹配到50歐姆的固態(tài)功放芯片，微帶功分合成方案結(jié)構(gòu)較大和損耗較大，不易于模塊小型化和提高輸出功率。同軸巴倫功分合成結(jié)構(gòu)，合成路數(shù)限于四路。因此，在現(xiàn)有超寬帶單個器件的輸出功率有限的情況下，采用多個固態(tài)器件的功率合成技術(shù)仍是提高系統(tǒng)輸出功率的有效方法。
[0003]以對于端口阻抗內(nèi)匹配到50歐姆的功放芯片為例，其局限于單個功放芯片的輸出功率，都是采用多路合成的方案來提高輸出功率。采用傳統(tǒng)的平面微帶線功分合成方案，優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，易于制作以及方便與電路集成，但是在500KHz-3GHz的頻帶內(nèi)，由于頻率較低和超寬帶，微帶功分合成整體結(jié)構(gòu)尺寸較大不易于模塊小型化，而且結(jié)構(gòu)尺寸大帶來較大的射頻損耗，大大降低了輸出功率。同軸巴倫功分合成方案整體實現(xiàn)四路合成，整個過程沒有微帶匹配，大大減小了結(jié)構(gòu)尺寸和射頻損耗，但路數(shù)僅限于四路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種基于超寬帶同軸阻抗變換器的功率分配及合成器。該功率合成器是運用兩級新型一比四和一比一同軸阻抗變換器實現(xiàn)四路功率分配，功率分配后的每一路再連接同軸巴倫合成輸出，利用該功率合成器既可以實現(xiàn)四路推挽輸出合成，也可以靈活的實現(xiàn)十六路固態(tài)功放芯片的功率合成，整體結(jié)構(gòu)簡單小巧，射頻損耗低，加工簡單易于制作。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一比四同軸阻抗變換器，其特征在于，包括一根同軸線，其輸出兩路信號分別為輸出I路和輸出II路；同軸線上設(shè)有鐵氧體磁環(huán)；所述同軸線一端的一內(nèi)導(dǎo)體與同軸線另一端的一外導(dǎo)體相連，并連接一特性阻抗為α的微帶線；同軸線的另一外導(dǎo)體連接輸出I路，同軸線的另一內(nèi)導(dǎo)體連接輸出II路。
[0007]所述輸出I路和輸出II路的阻抗相同，一比四的同軸阻抗變換器的輸出信號分為等幅同相的兩路信號。
[0008]一比一同軸阻抗變換器，包括兩根特性阻抗相同的同軸線A和同軸線B，一比一同軸阻抗變換器的輸出分為兩路；所述一比一同軸阻抗變換器輸入端處連接同軸線A的輸入端內(nèi)導(dǎo)體，同軸線A的輸入端外導(dǎo)體接同軸線B的輸入端內(nèi)導(dǎo)體，同軸線B的輸入端外導(dǎo)體接地；一比一同軸阻抗變換器輸出端處的同軸線A的輸出端外導(dǎo)體和同軸線B的輸出端外導(dǎo)體都接地，同軸線A和同軸線B的輸出端內(nèi)導(dǎo)體各接一微帶線，所述微帶線特性阻抗相同。
[0009]一種基于超寬帶同軸阻抗變換器的功率合成器，包括:一比四同軸阻抗變換器，其輸出兩路信號分別為輸出I路和輸出II路；
[0010]所述輸出I路和輸出II路分別與其輸出阻抗匹配的一比一同軸阻抗變換器的輸入端相連，每個所述一比一同軸阻抗變換器的輸出分為兩路；所述一比四同軸阻抗變換器和一比一同軸阻抗變換器串接實現(xiàn)了四路的功率分配；
[0011]四路功率分配后的每路連接至一阻抗相同且與一比一同軸阻抗變換器輸出阻抗匹配的同軸線同軸巴倫，每個所述同軸巴倫連接一推挽放大器，實現(xiàn)四級推挽輸出功率合成。
[0012]所述輸出I路和輸出II路的阻抗相同，一比四的同軸阻抗變換器的輸出信號分為等幅同相的兩路信號。
[0013]一種基于超寬帶同軸阻抗變換器的功率合成器，包括:一比四同軸阻抗變換器，其輸出兩路信號分別為輸出I路和輸出II路；
[0014]所述輸出I路和輸出II路分別與其輸出阻抗匹配的一比一同軸阻抗變換器的輸入端相連，每個所述一比一同軸阻抗變換器的輸出分為兩路；所述一比四同軸阻抗變換器和一比一同軸阻抗變換器串接實現(xiàn)了四路的功率分配；
[0015]四路功率分配后的每路連接至一特性阻抗相同且與一比一同軸阻抗變換器輸出阻抗匹配的同軸線同軸巴倫Zl ;每個所述同軸巴倫Zl功率分配成兩路等幅反相的信號；所述同軸巴倫Zl每路再分配成兩路，最后通過一個與同軸巴倫Zl結(jié)構(gòu)相同的同軸巴倫Z2合成輸出。
[0016]所述同軸巴倫Zl分配成的每路與特性阻抗為α /2的微帶線連接，分配后的每路均包括兩個特性阻抗為α的微帶線，兩個特性阻抗為α的微帶線并聯(lián)與所述同軸巴倫Zl輸出端的特性阻抗為α /2的微帶線串聯(lián)連接，通過一個與同軸巴倫Zl結(jié)構(gòu)相同的同軸巴倫Ζ2合成輸出，總體實現(xiàn)十六路合成。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018](I) 一比四同軸阻抗變換器的設(shè)計。相對于普通的由兩根同軸線組成的一比四同軸阻抗變換器，該同軸組抗變換器采用巧妙的連接設(shè)計，只需要通過一根同軸線便可實現(xiàn)阻抗變換，同時也實現(xiàn)了信號兩路的等幅功分，整體結(jié)構(gòu)大為簡化，尺寸減小，節(jié)省了成本和空間。
[0019](2) 一比一同軸阻抗變換器的設(shè)計。較常見的由一根同軸線組成的一比一同軸阻抗變換器，該同軸組抗變換器通過兩根同軸線之間巧妙的連接設(shè)計，輸出兩路分別接兩根同軸線的內(nèi)導(dǎo)體，輸出兩路不受普通的一比一同軸阻抗變換器的空間限制，大大減少了微帶線的使用，使整體結(jié)構(gòu)緊湊，降低了射頻損耗，便于應(yīng)用。
[0020](3)兩種新型的同軸阻抗變換器和同軸巴倫相組合的新型合成方法。該合成方法既可以實現(xiàn)四路的推挽輸出合成，也可以靈活地實現(xiàn)十六路固態(tài)功放芯片的合成，具有覆蓋頻段寬，合成路數(shù)多，通路損耗低和結(jié)構(gòu)小巧的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0021]圖1是一比四同軸阻抗變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是一比一同軸阻抗變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是一分四路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是一分四路的分支一路的推挽放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是一分四路的分支一路再分四路的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0027]如I圖所示，一比四同軸阻抗變換器，包括一根同軸線，同軸線上設(shè)有鐵氧體磁環(huán)；所述同軸線一端的內(nèi)導(dǎo)體I與另一端的外導(dǎo)體4相連，并連接輸入端特性阻抗為α的微帶線，外導(dǎo)體2連接輸出I路，內(nèi)導(dǎo)體3連接輸出II路。其中，以α為50歐姆為例，下面一比一同軸阻抗變換器以及一比四同軸阻抗變換器與一比一同軸阻抗變換器所組成的功率分配、合成器均與一比四同軸阻抗變換器的輸出阻抗相匹配。
[0028]一比一同軸阻抗變換器，包括兩根特性阻抗相同的同軸線A和同軸線B，所述同軸線A和同軸線B上均設(shè)有鐵氧體磁環(huán)；同軸線A的內(nèi)導(dǎo)體5連接所述輸出I路或輸出II路，外導(dǎo)體6接同軸線B的內(nèi)導(dǎo)體9，同軸線B的外導(dǎo)體10接地；一比一同軸阻抗變換器的輸出端同軸線A和同軸線B的外導(dǎo)體8和12都接地，