CN102760928A - 一种高功率合成器输出转换接口的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种高功率合成器输出转换接口的设计方法。本发明主要用于解决高功率合成器功率合成后板线和同轴线两者之间转换接口耐功率不高和结构上可靠性不高的问题。本发明属于雷达、通信系统发射机与微波技术领域。本发明涉及的一种高功率合成器，其多路输入功率在高功率合成器的板线腔体进行合成，合成功率经过板线和同轴线两者之间转换接口至高功率合成器的输出波导端。本发明采用高功率合成器的同轴线和高功率合成器的多路输入所在平面相互垂直方式而实现板线和同轴线两者之间转换，将合成功率传输至高功率合成器的输出波导端。这种设计方法提高了高功率合成器输出转换接口的可靠性及其耐功率。

Description

一种高功率合成器输出转换接口的设计方法
一 技术领域
本发明涉及的一种高功率合成器输出转换接口的设计方法，用于现代雷达、通信系统固态发射机。本发明属于雷达、通信系统发射机与微波技术领域。可军用和民用。
二 背景技术
发射机为现代雷达、通信系统的重要组成部分。固态发射机具有可靠性高、工作电压低及其因冗余设计而带来的故障弱化等特点，正在越来越多的场合逐步取代真空管发射机。如何将单个固态功率发射组件产生的功率进行高效率、高可靠地合成是实现大功率固态发射机的关键技术。
高功率合成器可以采取高功率合成器的同轴线2和高功率合成器的多路输入端1位于同一平面方式而实现板线3和同轴线2两者之间转换，如图2所示。多路输入功率在高功率合成器的板线腔体内进行合成，在高功率合成器板线腔体的侧壁上设计板线和同轴线两者之间输出转换接口，将合成功率传输至高功率合成器的输出波导端4。板线腔体的侧壁厚度和腔体高度是相同的，而高功率合成器板线腔体高度设计是有限制的。这种输出转换接口设计方法的同轴线直径受到高功率合成器板线腔体高度的限制而较小，高功率合成器的耐功率不高，会严重影响或限制雷达发射机的输出功率和发射性能，同时高功率合成器的合成输出在板线和直径较小的同轴线之间转换接口结构上还存在可靠性方面的问题。
本发明涉及的一种高功率合成器，采取高功率合成器的同轴线2和高功率合成器的多路输入端1所在平面相互垂直方式而实现板线3和同轴线2两者之间转换，将合成功率传输至高功率合成器的输出波导端4，如图1所示。本发明涉及的一种高功率合成器输出转换接口的设计方法，在高功率合成器板线腔体6的底座上设计输出转换接口，高功率合成器的同轴线直径不受高功率合成器板线腔体高度限制，这样提高了高功率合成器输出转换接口的可靠性及其耐功率。
三 发明内容
本发明涉及的一种高功率合成器，其多路输入功率在高功率合成器的板线腔体合成，合成功率经过高功率合成器板线3和同轴线2两者之间转换接口至高功率合成器的输出波导端4。
高功率合成器可以采取高功率合成器的同轴线2和多路输入端1位于同一平面方式，这种输出转换接口设计方法严重影响或限制雷达发射机的输出功率和发射性能，同时还存在可靠性方面的问题。本发明涉及的一种高功率合成器输出转换接口的设计方法，采取高功率合成器的同轴线2垂直于高功率合成器的多路输入端1所在平面方式而实现板线和同轴线两者之间转换。高功率合成器的多路输入功率在高功率合成器的板线腔体6内进行合成，在板线腔体6的功率总合成处，板线3的中间导体7设计为直径为D1的圆8，与板线3宽度为W而厚度相同的中间导体相连接，在板线腔体6的底座上设计一个和直径为D1的圆同心的直径为D2的圆孔9，如图3所示。高功率合成器同轴线2的内导体(直径为D1)和位于板线腔体的功率总合成处的板线中间导体7(直径为D1)相连接，而高功率合成器同轴线2外导体(直径为D2)通过聚四氟乙烯介质支撑环5嵌套在开有直径为D2的圆孔的高功率合成器板线腔体6的底座上。
本发明涉及的一种高功率合成器输出转换接口的设计方法，高功率合成器的同轴线直径不受高功率合成器板线腔体高度限制，为提高高功率合成器输出转换接口的耐功率及其可靠性，设计高功率合成器的同轴线2直径比板线腔体6高度大，同时板线3的腔体高度H和中间导体7的厚度都设计的比普通的大。
四 附图说明
图1是一种同轴线垂直于多路输入端所在平面的高功率合成器。其中1-多路输入端，2-同轴线，3-板线，4-输出波导端，5-聚四氟乙烯介质支撑环，6-板线腔体，7-板线的中间导体。
图2是一种同轴线和多路输入端在同一平面的高功率合成器。
图3是高功率合成器板线腔体功率总合成处原理图。其中8-直径为D1圆的板线中间导体，9-开有直径为D2圆孔的板线腔体底座。
五 具体实施方式
本发明涉及的一种高功率合成器输出转换接口的设计方法，主要步骤(参见附图)：
①由高功率合成器的工作频段选择输出波导端4的波导型号。为提高高功率合成器输出转换接口的耐功率，板线3的腔体高度H和中间导体7的厚度都设计的比普通的大。如在S波段，腔体的高度H和中间导体的厚度分别设计为16mm和4mm，由板线特性阻抗的理论分析，选取板线3的特性阻抗为50Ω，中间导体的宽度W则为13.5mm。
②为了保证同轴线2只传输主模TEM模式而无其它高次模式，工作频段内的最短波长必须大于0.5π(D1+D2)。为提高高功率合成器输出转换接口的耐功率，同轴线2的内径D1要设计的大，选取同轴线的特性阻抗为Z0＝50Ω，由此确定同轴线2的内径D1和外径D2。
③根据同轴线的内外径D1和D2，在高功率合成器板线腔体功率总合成处，板线的中间导体设计为直径D1圆8，而在板线腔体底座上设计一个和直径为D1圆同心的直径为D2圆孔9。

Claims (2)

1.一种高功率合成器输出转换接口的设计方法，其特征在于：高功率合成器的同轴线垂直于高功率合成器的板线腔体和多路输入端口所在的平面，多个功率发射组件的功率输出分别与高功率合成器的多路输入端相连，在高功率合成器的板线腔体进行合成，合成功率经过板线和同轴线两者之间转换接口至高功率合成器的输出波导端。
2.一种实现权利要求1所述的一种高功率合成器输出转换接口的设计方法，其特征在于：根据高功率合成器的工作频段和功率容量，设计高功率合成器的同轴线内外径和板线的腔体高度及板线的中间导体宽度以满足高功率多路合成器的指标要求。
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