毫米波徑向波導功率合成器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及毫米波功率合成技術(shù)領域，特別涉及一種毫米波徑向波導功率合成器。
【背景技術(shù)】
[0002]毫米波功率合成是提高毫米波發(fā)射機功率的關鍵技術(shù)，能夠顯著提高微波通信和雷達的探測距離。傳統(tǒng)的矩形波導端口的徑向功率合成器是實現(xiàn)多路功率高效合成的解決方案之一，其工作過程中主要包括兩個電路轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu):電磁波從矩形波導端口輸入，矩形波導-探針轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)將矩形波導內(nèi)能量耦合到同軸波導內(nèi)傳輸，再經(jīng)過同軸線到徑向波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)激勵出徑向分布的電磁波。
[0003]在毫米波頻段，金屬矩形波導具有低損耗的優(yōu)勢，因而得到廣泛應用，同軸連接器在較低頻段是主流連接器，而隨著工作頻率的升高，面臨困難變大，使用較少，在60GHz頻段，就公開資料而言，尚未見到將同軸連接器直接用于功率合成的設計。不同傳輸線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，不僅帶來了額外的傳輸損耗，還增加的設計的工作量，同軸波導部分需要介質(zhì)材料來支撐內(nèi)導體，介質(zhì)材料引起同軸波導阻抗的變化，這需要一些精細的電路結(jié)構(gòu)來改善匹配，這在設計上比較復雜，對電路工藝的要求非常高。有些時候電路加工精度都是無法保證的，毫米波對工藝的高敏感度，決定了傳統(tǒng)矩形波導端口徑向波導功率合成器的實現(xiàn)難度大、成本尚。
[0004]更加重要的是，隨著毫米波工作頻段的升高，其對電路中的不連續(xù)性變的更加敏感，尤其在要求電接觸的電路類型中，不連續(xù)性等效的寄生參數(shù)會嚴重影響電路的性能。例如在60GHz，中心探針的直徑在0.23mm左右，相應的探針安裝孔必須大于或者等于0.23mm，就國內(nèi)而言，這個加工精度要求非常有挑戰(zhàn)性，通常是將安裝孔開的大一些以便安裝探針，然而這必然導致中心探針和安裝孔之間形成圓柱環(huán)形空氣縫隙接觸，該縫隙等效于一個徑向分布的電容。徑向分布電容通常不是徑向均勻分布的，這不僅破壞中心探針和徑向波導的匹配狀態(tài)，而且導致不同角度對應的支路的幅度和相位特性各不相同，不能滿足毫米波功率合成對高幅度相位一致性功率合成器的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0006]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種各支路一致性好的毫米波徑向波導功率合成器，具有易于實現(xiàn)、成本低、復雜度低、可擴展性好、成品率高的優(yōu)點。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提出了一種毫米波徑向波導功率合成器，包括:外圍金屬壁，所述外圍金屬壁具有通孔，所述通孔包括上孔部和下孔部；同軸連接器，所述同軸連接器與所述通孔相連，作為徑向波導的輸入端口 ；玻璃絕緣子，所述玻璃絕緣子設置在所述上孔部內(nèi)；內(nèi)導體探針，所述內(nèi)導體探針貫穿所述通孔，其中，所述內(nèi)導體探針的上部和所述下孔部構(gòu)成同軸波導，所述內(nèi)導體探針的下部和所述外圍金屬壁的下方區(qū)域構(gòu)成徑向波導，其中，所述內(nèi)導體探針垂直于徑向波導且位于所述徑向波導的圓心，所述徑向波導包括多個輸出端口 ；電容加載結(jié)構(gòu)，所述電容加載結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)導體探針的下部相連；探針焊錫植球，所述探針焊錫植球設置在所述內(nèi)導體探針的下部，用于在加熱融化后，彌合所述電容加載結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)導體探針之間的縫隙。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例的毫米波徑向波導功率合成器，使工作在60GHz頻段合成器各支路的幅度和相位具有高度的一致性，具有易于實現(xiàn)、成本低、復雜度低、可擴展性好、成品率高的優(yōu)點。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的毫米波徑向波導功率合成器還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0010]在一些示例中，還包括:多個定位桿，所述多個定位桿均勻分布在所述徑向波導的同心圓上，且處于所述徑向波導的外圍，所述多個定位桿用于將外圍金屬壁上下部分定位在同一個圓心上。
[0011]在一些示例中，所述同軸連接器為1.85mm同軸連接器。
[0012]在一些示例中，玻璃絕緣子同時實現(xiàn)連接輸出端口、構(gòu)成同軸線內(nèi)導體和構(gòu)成徑向波導中心探針二種電路功能。。
[0013]在一些示例中，所述徑向波導的多個輸出端口均為矩形波導。
[0014]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的毫米波徑向波導功率合成器的結(jié)構(gòu)水平視圖；
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的毫米波徑向波導功率合成器的結(jié)構(gòu)垂直視圖；
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的內(nèi)導體探針精確定位示意圖；
[0019]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的徑向分布電容消除過程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0021]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的毫米波徑向波導功率合成器。
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的毫米波徑向波導功率合成器的結(jié)構(gòu)水平視圖。如圖1所示，該毫米波徑向波導功率合成器包括:外圍金屬壁110、同軸連接器120、玻璃絕緣子130、內(nèi)導體絕緣子140、內(nèi)導體探針150和探針焊錫植球160(圖1中未示出)。
[0023]其中，外圍金屬壁110具有通孔，該通孔包括上孔部和下孔部。
[0024]同軸連接器120與通孔相連，作為徑向波導的輸入端口。在本發(fā)明的一個實施例中，例如，該同軸連接器120為1.85mm的同軸連接器。
[0025]玻璃絕緣子130設置在上孔部內(nèi)。
[0026]內(nèi)導體探針140貫穿通孔，其中，內(nèi)導體探針140的上部和外圍金屬壁110的下孔部構(gòu)成同軸波導，內(nèi)導體探針140的下部和外圍金屬壁110的下方區(qū)域構(gòu)成徑向波導，其中，內(nèi)導體探針140垂直于徑向波導且位于徑向波導的圓心，徑向波導包括多個輸出端口。更為具體地，在一些示例中，該多個輸出端口例如均為矩形波導。
[0027]電容加載結(jié)構(gòu)150與內(nèi)導體探針140的下部相連。具體地說，內(nèi)導體探針140在徑向波導內(nèi)的部分和電容加載結(jié)構(gòu)150實現(xiàn)電磁波從同軸波導到徑向波導的轉(zhuǎn)換，采用三維精確定位技術(shù)確保內(nèi)導體探針140垂直于徑向波導且位于徑向波導圓心，其中內(nèi)導體探針140和電容加載結(jié)構(gòu)150之間存在寄生的徑向分布電容效應，該效應需要通過內(nèi)導體探針端點植球技術(shù)消除。
[0028]探針焊錫植球160設置在內(nèi)導體探針140的下部(例如圖4(d)所示)，用于在加熱融化后，彌合電容加載結(jié)構(gòu)150與內(nèi)導體探針140之間的縫隙。如上所述，內(nèi)導體探針140和電容加載結(jié)構(gòu)150之間存在寄生的徑向分布電容效應，因此在內(nèi)導體探針140的下部端點處連接一個焊錫球，帶焊錫球的內(nèi)導體探針140插入安裝孔在高溫下加熱，焊錫球融化后，在重力的作用下往下流動，將內(nèi)導體探針140和加載電容結(jié)構(gòu)150之間存在的圓柱環(huán)形空隙彌合，從而消除徑向分布電容效應。
[0029]在本發(fā)明的一個實施例中，結(jié)合圖3所示，該毫米波徑向波導功率合成器還包括:多個定位桿(圖中未示出)。多個定位桿均勻分布在徑向波導的同心圓上，且處于徑向波導的外圍，多個定位桿用于將外圍金屬壁上下部分精確定位在同一個圓心上，也即確保外圍金屬壁上下部分共圓心。圖3中以8個定位桿為例。
[0030]作為具體的示例，結(jié)合圖1和圖2所示，電磁波從1.85mm同軸連接器的端口 9輸Ac玻璃絕緣子內(nèi)導體探針分為兩個部分，見圖1所示的同軸波導和徑向波導這兩部分。內(nèi)導體探針140和外圍金屬壁110構(gòu)成同軸波導，并且，在本發(fā)明的一個實施例中，電磁波以TEM模式在同軸連接器120的同軸線中傳播，當電磁波傳輸一段距離(大于1/4波長，讓高次模衰減掉)后進入徑向波導內(nèi)。
[0031]內(nèi)導體探針140和電容加載結(jié)構(gòu)150實現(xiàn)