CN103956313B - 小型化功率增益均衡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型化功率增益均衡器，微带层、介质层和金属层依次层叠；微带层位于最上层，金属层位于最下层。传输线主线为条状，中间凸起；第一电阻和第三电阻连接在传输线主线的凸起左右两条边上，第二电阻连接在传输线主线的凸起处；第一复合左右手谐振器表层微带与第一电阻相连，第二复合左右手谐振器表层微带与第二电阻相连，第三复合左右手谐振器表层微带与第三电阻相连。介质基板为板状，第一金属化通孔阵列和第三金属化通孔阵列设置在介质基板向外的一端，分别位于左右两侧；第二金属化通孔阵列设置在介质基板向内的一端，位于中部。本发明的小型化功率增益均衡器具有小型化、均衡量大、插损小的优点。
Description
技术领域
本发明属于功率器件技术领域，尤其涉及一种针对大功率行波管功率增益平坦度的调节的功率增益均衡器。
背景技术
目前，功率增益均衡器按传输线形式主要分为：微带型，波导型和同轴型三种。微带型，波导型和同轴型均衡器的基本构成：传输线主线和连接在传输线主线的若干个谐振吸收单元。当传输线主线上传输的能量经过某个谐振吸收单元时，该谐振吸收单元将该谐振吸收单元的谐振频率及其附近的一部分能量耦合入谐振吸收单元内，依靠该谐振吸收单元的吸收机构将能量吸收，谐振吸收单元的吸收机构可由吸波材料或者电阻组成。通过调整谐振吸收单元的谐振频率、吸收机构的吸收量大小，从而得到均衡器所需要的曲线。
微带型属于平面传输线结构类型，由于主传输线和谐振吸收单元均位于同一空间层，具有体积小、重量轻、方便与固态电路集成的优点，其缺点在于该类型均衡器的谐振吸收单元的Q值较同轴线型或者波导型的谐振吸收单元低，不便于实现较陡峭的衰减曲线。
同轴和波导形式的微波功率均衡器调节灵活，承受的功率比较大，一般用于大功率行波管的功率均衡。其缺点在于吸波材料的使用导致仿真运算量大，设计周期较长，实物与仿真结果存在差异，需要后期调试工作，因而需要有可调谐的机械结构，所以设计结构复杂，体积较大，不便于系统集成。
复合左右手传输线是由美国加州大学洛杉矶分校工Itoh教授等人在2004年前后提出的一种新型的传输线结构，它是将纯左手电路和纯右手电路结合起来而得到的一个综合电路模型。复合左右手传输线具有传统导波结构所不具备的特有特性，比如在低频阶段，它呈现出左手材料结构特性，相速度和群速度的传播方向相反，并且具有相位提前的传输特性；而在高频阶段，它又呈现出右手材料特性，相速度和群速度的传播方向相同。在微波无源元件方面，复合左右手传输线结构在低频阶段呈现的左手特性能产生独特的负阶谐振特性，这种独特的负阶谐振使其在微波无源元件的小型化上有着非常明显的优势。充分研究和利用复合左右手传输线结构的左手材料特性，将能够开发出超小型化的微波无源元件，这对目前口益小型化的军用和民用无线电系统都有着积极而重要的意义。
目前，枝节型的均衡器由于其本身结构简单，易于调节而被广泛应用。然而传统枝节型的均衡器在低频段时，其谐振枝节的尺寸过大。
发明内容
本发明是解决上述问题，提供一种提供一种能实现减小功率增益均衡器的体积的小型化功率增益均衡器。
本发明的小型化功率增益均衡器，包括微带层、介质层和金属层，微带层、介质层和金属层依次层叠；微带层位于最上层，金属层位于最下层。
优选地，所述微带层包括传输线主线、第一电阻、第二电阻和第三电阻，传输线主线为条状，中间凸起；第一电阻和第三电阻连接在传输线主线的凸起左右两条边上，第二电阻连接在传输线主线的凸起处；所述微带层还包括第一复合左右手谐振器表层微带、第二复合左右手谐振器表层微带和第三复合左右手谐振器表层微带；第一复合左右手谐振器表层微带与第一电阻相连，第二复合左右手谐振器表层微带与第二电阻相连，第三复合左右手谐振器表层微带与第三电阻相连。
优选地，所述介质层包括介质基板、第一金属化通孔阵列、第二金属化通孔阵列和第三金属化通孔阵列，介质基板为板状，第一金属化通孔阵列和第三金属化通孔阵列设置在介质基板向外的一端，分别位于左右两侧；第二金属化通孔阵列设置在介质基板向内的一端，位于中部。
优选地，所述第一复合左右手谐振器表层微带、第二复合左右手谐振器表层微带和第三复合左右手谐振器表层微带与第一金属化通孔阵列、第二金属化通孔阵列和第三金属化通孔阵列一一对应，扣合后，第一复合左右手谐振器表层微带、第一金属化通孔阵列、介质基板以及虚拟金属板构成第一复合左右手谐振器；第二复合左右手谐振器表层微带、第二金属化通孔阵列、介质基板以及虚拟金属板构成第二复合左右手谐振器；第三复合左右手谐振器表层微带、第三金属化通孔阵列、介质基板以及虚拟金属板构成第三复合左右手谐振器。
优选地，所述金属层包括虚拟金属板，虚拟金属板为板状。
优选地，所述第一复合左右手谐振器表层微带、第二复合左右手谐振器表层微带和第三复合左右手谐振器表层微带均由四个微带交指构成。
优选地，所述第一金属化通孔阵列、第二金属化通孔阵列和第三金属化通孔阵列均由三个金属化通孔构成。
综上所述，本发明的小型化功率增益均衡器具有小型化、均衡量大、插损小的优点。
附图说明
图1为小型化功率增益均衡器爆炸结构图。
其中，1、微带层；10、传输线主线；11、第一电阻；12、第二电阻；13、第三电阻；14、第一复合左右手谐振器表层微带；15、第二复合左右手谐振器表层微带；16、第三复合左右手谐振器表层微带；2、介质层；20、介质基板；21、第一金属化通孔阵列；22、第二金属化通孔阵列；23、第三金属化通孔阵列3、金属层；30、虚拟金属板。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。
如图1所示，本发明的小型化功率增益均衡器，其特征在于：包括微带层1、介质层2和金属层3，微带层1、介质层2和金属层3依次层叠；微带层1位于最上层，金属层3位于最下层。所述微带层1包括传输线主线10、第一电阻11、第二电阻12和第三电阻13，传输线主线10为条状，中间凸起；第一电阻11和第三电阻13连接在传输线主线10的凸起左右两条边上，第二电阻12连接在传输线主线10的凸起处；所述微带层1还包括第一复合左右手谐振器表层微带14、第二复合左右手谐振器表层微带15和第三复合左右手谐振器表层微带16；第一复合左右手谐振器表层微带14与第一电阻11相连，第二复合左右手谐振器表层微带15与第二电阻12相连，第三复合左右手谐振器表层微带16与第三电阻13相连。所述介质层2包括介质基板20、第一金属化通孔阵列21、第二金属化通孔阵列22和第三金属化通孔阵列23，介质基板20为板状，第一金属化通孔阵列21和第三金属化通孔阵列23设置在介质基板20向外的一端，分别位于左右两侧；第二金属化通孔阵列22设置在介质基板20向内的一端，位于中部。所述第一复合左右手谐振器表层微带14、第二复合左右手谐振器表层微带15和第三复合左右手谐振器表层微带16与第一金属化通孔阵列21、第二金属化通孔阵列22和第三金属化通孔阵列23一一对应，扣合后，第一复合左右手谐振器表层微带14、第一金属化通孔阵列21、介质基板20以及虚拟金属板30构成第一复合左右手谐振器；第二复合左右手谐振器表层微带15、第二金属化通孔阵列22、介质基板20以及虚拟金属板30构成第二复合左右手谐振器；第三复合左右手谐振器表层微带16、第三金属化通孔阵列23、介质基板20以及虚拟金属板30构成第三复合左右手谐振器。所述金属层3包括虚拟金属板30，虚拟金属板为板状。所述第一复合左右手谐振器表层微带14、第二复合左右手谐振器表层微带15和第三复合左右手谐振器表层微带16均由四个微带交指构成。所述第一金属化通孔阵列21、第二金属化通孔阵列22和第三金属化通孔阵列23均由三个金属化通孔构成。
能量由功率增益均衡器的一端流入，沿传输线主线10流动，当能量传到第一电阻11时，第一个复合左右手谐振器(由第一复合左右手谐振器表层微带14、第一金属化通孔阵列21、介质基板20以及虚拟金属板30构成)谐振频率及其附近的一部分能量通过第一电阻11，在第一复合左右手谐振器内激起电磁振荡，耦合进来的能量由第一电阻11吸收，非第一个谐振器谐振频率及其谐振频率附近的能量将不流过第一电阻11，而是继续向前行进；
当能量传到第二电阻12时，第二个复合左右手谐振器(由第二复合左右手谐振器表层微带15、第二金属化通孔阵列22、介质基板20以及虚拟金属板30构成)谐振频率及其附近的一部分能量通过第二电阻12，在第二复合左右手谐振器内激起电磁振荡，耦合进来的能量由第二电阻12吸收，非第二个谐振器谐振频率及其谐振频率附近的能量将不流过第二电阻12，而是继续向前行进；
当能量传到第三电阻13时，第三个复合左右手谐振器(由第三复合左右手谐振器表层微带16、第三金属化通孔阵列23、介质基板20以及虚拟金属板30构成)谐振频率及其附近的一部分能量通过第三电阻13，在第三复合左右手谐振器内激起电磁振荡，耦合进来的能量由第三电阻13吸收。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种小型化功率增益均衡器，其特征在于：包括微带层(1)、介质层(2)和金属层(3)，微带层(1)、介质层(2)和金属层(3)依次层叠；微带层(1)位于最上层，金属层(3)位于最下层；所述微带层(1)包括传输线主线(10)、第一电阻(11)、第二电阻(12)和第三电阻(13)，传输线主线(10)为条状，中间凸起；第一电阻(11)和第三电阻(13)连接在传输线主线(10)的凸起左右两条边上，第二电阻(12)连接在传输线主线(10)的凸起处；所述微带层(1)还包括第一复合左右手谐振器表层微带(14)、第二复合左右手谐振器表层微带(15)和第三复合左右手谐振器表层微带(16)；第一复合左右手谐振器表层微带(14)与第一电阻(11)相连，第二复合左右手谐振器表层微带(15)与第二电阻(12)相连，第三复合左右手谐振器表层微带(16)与第三电阻(13)相连。
2.如权利要求1所述的小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述介质层(2)包括介质基板(20)、第一金属化通孔阵列(21)、第二金属化通孔阵列(22)和第三金属化通孔阵列(23)，介质基板(20)为板状，第一金属化通孔阵列(21)和第三金属化通孔阵列(23)设置在介质基板(20)向外的一端，分别位于左右两侧；第二金属化通孔阵列(22)设置在介质基板(20)向内的一端，位于中部。
3.如权利要求2所述的小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述第一复合左右手谐振器表层微带(14)、第二复合左右手谐振器表层微带(15)和第三复合左右手谐振器表层微带(16)与第一金属化通孔阵列(21)、第二金属化通孔阵列(22)和第三金属化通孔阵列(23)一一对应，扣合后，第一复合左右手谐振器表层微带(14)、第一金属化通孔阵列(21)、介质基板(20)以及虚拟金属板(30)构成第一复合左右手谐振器；第二复合左右手谐振器表层微带(15)、第二金属化通孔阵列(22)、介质基板(20)以及虚拟金属板(30)构成第二复合左右手谐振器；第三复合左右手谐振器表层微带(16)、第三金属化通孔阵列(23)、介质基板(20)以及虚拟金属板(30)构成第三复合左右手谐振器。
4.如权利要求3所述的小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述金属层(3)包括虚拟金属板(30)，虚拟金属板为板状。
5.如权利要求3所述的小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述第一复合左右手谐振器表层微带(14)、第二复合左右手谐振器表层微带(15)和第三复合左右手谐振器表层微带(16)均由四个微带交指构成。
6.如权利要求3所述的小型化功率增益均衡器，其特征在于：所述第一金属化通孔阵列(21)、第二金属化通孔阵列(22)和第三金属化通孔阵列(23)均由三个金属化通孔构成。
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