CN101667675A - 一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构 - Google Patents
一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101667675A CN101667675A CN200810119585A CN200810119585A CN101667675A CN 101667675 A CN101667675 A CN 101667675A CN 200810119585 A CN200810119585 A CN 200810119585A CN 200810119585 A CN200810119585 A CN 200810119585A CN 101667675 A CN101667675 A CN 101667675A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveguide
- waveguiding structure
- port
- synthetic
- millimeter wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Waveguides (AREA)
Abstract
本发明公开了一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，该波导结构包括波导腔和波导内腔两个部分，该波导腔由两段并行的标准方波导构成，该两段并行的标准方波导通过波导内腔连接，每段标准方波导具有两个端，每端作为该波导结构的一个端口，该波导结构共具有四个端口，信号从任一端口输入，从另外三个端口输出。利用本发明，可以有效的实现功率的空间合成，而且损耗低，驻波性能好，频带宽，加工简单，具有可定制的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电磁场、机械加工以及微封装技术领域，尤其涉及一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，可以有效将功率在波导腔体内进行合成，该结构可以有效完成3dB的功率合成和功率分配功能，并获得良好的输入输出反射性能，在隔离端实现良好隔离，该结构表现出高效率，低损耗的特点，是在完成毫米波功率放大模块研制过程中形成的新的波导腔体结构。
背景技术
随着毫米波技术在制导、雷达、短程通信等领域得到广泛的应用，对毫米波信号源的输出功率也提出了越来越高的要求，目前单个固态器件的输出功率因受到散热、阻抗匹配、工艺的限制而无法达到应用的要求，必须开展功率放大模块的研制。
在毫米波雷达和通讯系统中，电真空器件电源功耗大、结构复杂，单个固态源所提供的功率有限，因此，提高毫米波固态电路输出功率一直是一个热门话题。采用的基本技术就是功率合成技术，即通过组合若干个工作单元，或者叠加多个分离电路功率的方法，获取更大的输出功率。经过近40年的发展，毫米波功率合成技术大致可以分为四类：芯片级合成、电路合成、空间合成、以及多级合成的方法。
芯片级合成方法，主要由于材料和器件结构的限制，输出功率很难提高；电路合成方式对于毫米波波段而言，微带线的损耗已经大到不可容忍的地步，使得合成效率较低，同时随着功率要求的不断增大，电路合成方式已经不再适用于毫米波领域。
本发明是基于波导结构的空间功率合成方法，含有波导腔体设计以及波导内腔主体设计两个方面，有效解决了毫米波段功率合成及分配的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的主要目的是提供一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，以实现毫米波段功率合成及分配的高效率、低损耗以及宽频带特性。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，该波导结构包括波导腔和波导内腔两个部分，该波导腔由两段并行的标准方波导构成，该两段并行的标准方波导通过波导内腔连接，每段标准方波导具有两个端，每端作为该波导结构的一个端口，该波导结构共具有四个端口，信号从任一端口输入，从另外三个端口输出。
上述方案中，该波导结构采用金属材质，并通过精密一体化加工制作而成。
上述方案中，该波导内腔由一定数量和尺寸的耦合枝节构成。
上述方案中，该波导结构通过波导内腔的尺寸设计，在所需要的频带内，信号从该波导结构的一个端口输入，通过波导内腔的耦合，从另外两个端口等幅输出，而第四个端口与输入端口呈隔离状态。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，在实际应用中可以成功实现3dB功率合成与功率分配，该结构合成效率高，插入损耗小，能够获得良好的输入输出反射性能，并具有宽频带特性。
2、本发明提供的这种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，表现出高效率，低损耗，加工简单，装配方便，可定制等特点，是在完成波导级功率放大模块的研制过程中形成的新的腔体结构。
附图说明
图1是本发明提供的适用于毫米波功率合成及分配的波导结构的三维立体示意图；
图2是本发明提供的适用于毫米波功率合成及分配的波导结构的俯视图；
图3是本发明应用于Ka波段的小信号插入损耗测试图；
图4是本发明应用于Ka波段的小信号输入输出端口反射测试图；
图5是本发明应用于Ka波段的小信号隔离测试图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参照图1和图2，本发明提供的这种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，包括波导腔和波导内腔两个部分，该波导腔由两段并行的标准方波导构成，该两段并行的标准方波导通过波导内腔连接，该波导内腔由一定数量和尺寸的耦合枝节构成。每段标准方波导具有两个端，每端作为该波导结构的一个端口，该波导结构共具有四个端口。信号从任一端口输入，从另外三个端口输出。
该波导结构的四个端口，通过波导内腔的尺寸设计，可以实现所需要频带内信号的3dB功率分配，即在所需要的频带内，信号从任一端口输入，从另外两个端口等幅输出，从而实现信号功率的3dB分配，而第四个端口与输入端口呈隔离状态。
该波导结构采用金属材质，并通过精密一体化加工制作而成。
本发明提供的这种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，主要的尺寸包括工作频段内方波导的长度a，宽度b，内腔中耦合枝节结构的两种不同尺寸：两端两个枝节的宽度c以及中间各枝节的宽度d，枝节长度为波长的1/4，数量为n(如图2所示)。
本发明提供的适用于毫米波功率合成及分配的波导结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、根据工作频率，参考国际标准，选择合适的标准方波导几何尺寸，这里包括波导的长度a和宽度b；
步骤2、根据带宽以及工艺要求确定枝节的数量n，根据中心频率响应点的要求确定枝节的长度(波长的1/4)，根据耦合度的要求在HFSS软件中进行仿真优化确定枝节的几何尺寸c、d；根据工艺选择波导精细加工中的公差要求，包括光洁度要求、垂直度要求以及位置度要求，以达到较好的插入损耗以及驻波要求。
步骤3、通过机械加工用金属材料制作波导结构、并安装腔体，最终实现所述的适用于毫米波波段的空间功率合成的波导结构
步骤4、测试分析，用波导接口的网络分析仪测试结构的损耗以及驻波比。
在实际工作经验中发现，工作频率达到毫米波量级的功率放大模块，很难实现高效率的功率合成，这一直是毫米波波段大功率模块发展的一个瓶颈问题。本发明所提出的基于波导级的空间功率合成及功率分配腔体结构，通过波导内腔主体的枝节数量n，以及枝节的不同宽度c、d，巧妙的实现了功率3dB合成与分配。
图1给出了以Ka波段为实例的适用于毫米波功率合成及分配的波导结构的三维图，图2给出了此结构的俯视图。该设计引入的插入损耗非常低，从图3中可以看出，在30～39GHz频带范围内，插入损耗＜1dB，在更窄的频带内32～38GHz，损耗仅仅＜0.2dB，这同时也体现了该结构的宽带特性。从图4中可以看到，端口1、端口2、端口3的反射都很低，图5展示了端口2和端口3之间的隔离性能，全频段内都在-20dB以下，完全满足功率分配和功率合成的要求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1、一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，其特征在于，该波导结构包括波导腔和波导内腔两个部分，该波导腔由两段并行的标准方波导构成，该两段并行的标准方波导通过波导内腔连接，每段标准方波导具有两个端，每端作为该波导结构的一个端口，该波导结构共具有四个端口，信号从任一端口输入，从另外三个端口输出。
2、根据权利要求1所述的适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，其特征在于，该波导结构采用金属材质，并通过精密一体化加工制作而成。
3、根据权利要求1所述的适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，其特征在于，该波导内腔由一定数量和尺寸的耦合枝节构成。
4、根据权利要求1所述的适用于毫米波功率合成及分配的波导结构，其特征在于，该波导结构通过波导内腔的尺寸设计，在所需要的频带内，信号从该波导结构的一个端口输入，通过波导内腔的耦合，从另外两个端口等幅输出，而第四个端口与输入端口呈隔离状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810119585A CN101667675A (zh) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | 一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810119585A CN101667675A (zh) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | 一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101667675A true CN101667675A (zh) | 2010-03-10 |
Family
ID=41804178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810119585A Pending CN101667675A (zh) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | 一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101667675A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101958451A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-01-26 | 中国科学院紫金山天文台 | 波导型集成多路功率分配器 |
| CN102509838A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-06-20 | 华南理工大学 | 宽带工作波导行波功率合成放大器 |
| CN110875507A (zh) * | 2019-11-30 | 2020-03-10 | 中国舰船研究设计中心 | 基于3d打印的四路高功率微波合成器制造方法和合成器 |
| CN115173015A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-11 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种新型全频带高隔离度波导两路功分器 |
-
2008
- 2008-09-03 CN CN200810119585A patent/CN101667675A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101958451A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-01-26 | 中国科学院紫金山天文台 | 波导型集成多路功率分配器 |
| CN101958451B (zh) * | 2010-10-15 | 2013-06-26 | 中国科学院紫金山天文台 | 波导型集成多路功率分配器 |
| CN102509838A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-06-20 | 华南理工大学 | 宽带工作波导行波功率合成放大器 |
| CN102509838B (zh) * | 2011-11-10 | 2014-10-08 | 华南理工大学 | 宽带工作波导行波功率合成放大器 |
| CN110875507A (zh) * | 2019-11-30 | 2020-03-10 | 中国舰船研究设计中心 | 基于3d打印的四路高功率微波合成器制造方法和合成器 |
| CN115173015A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-11 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种新型全频带高隔离度波导两路功分器 |
| CN115173015B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-11-07 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种新型全频带高隔离度波导两路功分器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101242020B (zh) | 毫米波3dB功率分配/合成网络 | |
| CN105304998B (zh) | 一种新型宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器 | |
| CN102315063B (zh) | 一种宽带相移行波管的输入输出结构 | |
| CN106654497B (zh) | 小型化宽带慢波半模基片集成波导耦合器及其设计方法 | |
| CN105826639A (zh) | 一种矩形波导te10模到te20模宽带模式变换器 | |
| CN205319282U (zh) | 一种分支波导耦合器和波导内空间功率合成器 | |
| CN101677145A (zh) | 应用于微带-波导转换的阶梯型脊波导结构 | |
| CN105356025A (zh) | 基于te01模的径向波导功率分配器 | |
| CN111063975A (zh) | 基于脊间隙波导的Ka波段GYSEL功分器 | |
| CN113161709A (zh) | 宽带毫米波混合波导魔t功分器/合成器 | |
| CN101667675A (zh) | 一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构 | |
| CN107275738B (zh) | 基于磁耦合原理的波导-微带功率合成器 | |
| CN202363569U (zh) | 一种宽带波导行波功率合成放大器 | |
| CN101667674A (zh) | 一种针对波导-探针-波导形式的双层腔体结构 | |
| CN110311202A (zh) | 基于渐变脊的宽带脊波导功率合成器和功率合成器装置 | |
| CN116598743A (zh) | 具有高耦合平坦度的微波导毫米波脊波导双定向耦合器 | |
| CN114725644B (zh) | 一种超低幅度不平坦度的e面分支波导定向耦合器 | |
| US9196944B2 (en) | Apparatus for combining high frequency electrical energy from a plurality of sources | |
| CN114156624A (zh) | 基于间隙波导结构的毫米波宽带低损耗定向耦合器 | |
| CN108365317A (zh) | 一种超宽带多路微波功率合成器 | |
| CN208062483U (zh) | 一种高耦合效率的泵浦合束器 | |
| CN202150439U (zh) | 一种宽带相移行波管的输入输出结构 | |
| CN114256569B (zh) | 一种矩形波导模式转换器与功率分配合成器 | |
| CN111584987A (zh) | 应用于高阶过模带状多注器件的输入/输出功率耦合装置 | |
| CN219610719U (zh) | 一种四分支波导定向耦合器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100310 |