CN109659653B - 一种高功率多路波导微带合成器及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种高功率多路波导微带合成器及实现方法，包括波导微带转换和波导功率合成网络，多路输入端为微带线，输出端为矩形波导，功率放大器模块输入和输出端为微带线，功率放大器模块的输出功率经波导微带转换进入波导功率合成网络，多个功率放大器模块的输出功率在波导功率合成网络合成，合成功率由高功率多路波导微带合成器的输出端矩形波导输出，将矩形波导分成下腔体1和上腔体2，下腔体1和上腔体2的内腔都为宽度a/2，高度b，在下腔体1设计凸台5，在上腔体2设计与凸台5相对应的凹槽，设计微带衬块3台阶，使得导体带13作为微带探针的L1部分在波导内尺寸达到设计要求，多路输入功率幅相一致性好，合成损耗小，提高了固态功率发射组件可靠性。

Description

一种高功率多路波导微带合成器及实现方法
技术领域
本发明属于雷达、通信系统发射机与微波技术领域。
背景技术
固态发射机因具有工作电压低、可靠性高、寿命长、可维护性好及具有故障弱化和快速开关机能力等特点，正在现代雷达和通信系统中逐步取代真空管发射机。固态功率发射组件将多个功率放大器模块的输出功率进行功率合成,再由多个固态功率发射组件产生的功率进行功率合成，合成功率为大功率集中式固态发射机的输出功率。固态发射机工作频率从P、L、S波段到C、X波段，甚至Ku等更高频段。在C波段以下，固态功率发射组件可采用带状线设计功率合成网络将多个功率放大器模块的输出功率进行功率合成，但在X和Ku等更高频段，带状线功率合成网络插入损耗大，功率合成效率低，因此要采取波导功率合成网络将多个功率放大器模块的输出功率进行功率合成。功率放大器模块的输入和输出端为微带线，功率放大器模块的输出功率经过波导微带转换进入到波导功率合成网络，多个功率放大器模块产生的功率在波导功率合成网络进行功率合成，合成功率由高功率多路波导微带合成器的输出端矩形波导输出。
本发明涉及的一种高功率多路波导微带合成器及实现方法，其多路输入端为微带线，输出端为矩形波导，多个功率放大器模块的输出端与高功率多路波导微带合成器的多路输入端直接相连，功率放大器模块的输出功率经过波导微带转换进入到波导功率合成网络进行功率合成，波导微带转换设计是研制高功率多路波导微带合成器关键技术，在X和Ku等更高频段，波导微带转换对其作为微带探针的L1部分在波导内的尺寸非常敏感，该尺寸很小变化对微带线TEM模转换为波导TE10模影响很大，现有的高功率多路波导微带合成器，矩形波导由内腔宽度为a，高度为b的U形槽体和盖板拼接而成，在结构件加工、装配和调试时波导微带转换其微带探针在波导内的设计尺寸难以保证，多路输入功率幅度相位一致性差，高功率多路波导微带合成器合成损耗大，固态功率发射组件加工复杂，可靠性降低。
发明内容
本发明目的是为了解决上述现有技术存在的不足，高功率多路波导微带合成器波导功率合成网络和波导微带转换在结构上相互独立，通过微带衬块将微带探针伸入波导内，本发明的技术方案主要有波导微带转换微带探针在波导功率合成网络波导内尺寸保证。
构成高功率多路波导微带合成器波导功率合成网络的矩形波导内腔宽度为a，高度为b，在内腔宽度为a的波导宽壁中间将矩形波导内腔分成下腔体1和上腔体2，下腔体1和上腔体2的内腔尺寸宽度为a/2，高度为b，如图1，2和4所示，在下腔体1设计凸台5，在上腔体2设计与凸台5相对应的凹槽，由下腔体1和上腔体2组合为内腔宽度为a，高度为b的矩形波导，波导微带转换的微带衬块3紧靠下腔体1波导壁，在上腔体2设计微带过渡腔12，在微带衬块3紧靠下腔体1波导壁的一侧设计台阶，台阶的宽度为微带过渡腔12的宽度，台阶的长度为下腔体1波导壁的厚度，微带过渡腔12的长度为上腔体2波导壁的厚度，设计微带过渡腔12的高度，下腔体1和上腔体2的波导壁厚度相同，微带衬块3的台阶嵌套在下腔体1波导壁，微带线4导体带13由L1、L2和L3部分组成，如图3所示，在微带线4辅助接地带14和15设计金属化过孔16和17，导体带13的L2和L3部分相应的微带线4接地板与微带衬块3焊接，导体带13的L1部分没有相应的微带线接地板，设计微带衬块3的台阶，使得导体带13作为微带探针的L1部分在波导内尺寸达到设计要求。
图4为图1所示固态功率发射组件A向、B向视图，A向、B向分别为固态功率发射组件的输入端和输出端，在高功率多路波导微带合成器输出端上腔体2的内腔外，设计半径为R的扇形弧壁d1e1，R大于a/2，R尽量大，以不超过波导法兰安装孔间距dd的一半为准，在高功率多路波导微带合成器输出端下腔体1的内腔外，设计半径为R的扇形弧槽d1e1，使得在高功率多路波导微带合成器输出端矩形波导宽度为a，高度为b的内腔不易产生变形。
本发明与现有技术相比，波导内腔由有凸台5的下腔体1和有与凸台5相对应凹槽的上腔体2组合而成，微带衬块3的台阶嵌套在下腔体1波导壁，波导微带转换作为微带探针的L1部分在波导内的尺寸设计更易保证，避免了作为微带探针的L1部分在波导内的尺寸设计不易保证，实现在X和Ku等更高频段微带线TEM模转换为波导TE10模，多路输入功率幅度相位一致性好，高功率多路波导微带合成器合成损耗小，同时提高了固态功率发射组件可靠性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为固态功率发射组件。
图2为图1剖视图。
图3为微带线。
图4为图1A向、B向视图。
图中，1、6-下腔体；2、7-上腔体；3、8-微带衬块；4、9-微带线；5、10-凸台；11-功率放大器模块；12-微带过渡腔；13-导体带；14、15-辅助接地带；16、17-金属化过孔。
具体实施方式
本发明涉及的一种高功率多路波导微带合成器及实现方法，主要实现过程如下(参见附图)：
(1)高功率多路波导微带合成器多路输入端间距设计为功率放大器模块11宽度，由固态功率发射组件宽度要求设计波导功率合成网络；
(2)设计波导微带转换微带线4导体带13在波导内的L1部分尺寸；
(3)根据微带线4导体带13在波导内的L1部分尺寸，设计微带衬块3台阶和微带过渡腔12；
(4)将导体带13的L2和L3部分相应的微带线4接地板与微带衬块3焊接，焊料穿过金属化过孔16、17进入辅助接地带14、15；
(5)在下腔体1设计凸台5，在上腔体2设计与凸台5相对应的凹槽；
(6)在高功率多路波导微带合成器输出端上腔体2的内腔外，设计半径为R的扇形弧壁d1e1，R大于a/2，R尽量大，以不超过波导法兰安装孔间距dd的一半为准，在高功率多路波导微带合成器输出端下腔体1的内腔外，设计半径为R的扇形弧槽d1e1。
固态功率发射组件有高功率多路波导微带分配器、功率放大器模块11和高功率多路波导微带合成器，高功率多路波导微带分配器多路输出端9与多个功率放大器模块11的输入端直接相连，多个功率放大器模块11的输出端与高功率多路波导微带合成器的输入端4直接相连，高功率多路波导微带分配器输入端为矩形波导，固态功率发射组件输入和输出端为矩形波导，高功率多路波导微带分配器由下腔体6、上腔体7和微带衬块8构成，高功率多路波导微带分配器和高功率多路波导微带合成器的设计完全相同，为便于叙述，本发明只涉及高功率多路波导微带合成器，这不限制本发明保护范围。

Claims (2)

1.一种高功率多路波导微带合成器的实现方法，其特征在于：在内腔宽度为a的波导宽壁中间将矩形波导内腔分成下腔体(1)和上腔体(2)，下腔体(1)和上腔体(2)的内腔宽度为a/2，高度为b，在下腔体(1)设计凸台(5)，在上腔体(2)设计与凸台(5)相对应的凹槽，由下腔体(1)和上腔体(2)组合为内腔宽度为a，高度为b的矩形波导，波导微带转换的微带衬块(3)紧靠下腔体(1)波导壁，在上腔体(2)设计微带过渡腔(12)，在微带衬块(3)紧靠下腔体(1)波导壁的一侧设计台阶，台阶的宽度为微带过渡腔(12)的宽度，台阶的长度为下腔体(1)波导壁的厚度，微带过渡腔(12)的长度为上腔体(2)波导壁的厚度，设计微带过渡腔(12)的高度，下腔体(1)和上腔体(2)的波导壁厚度相同，微带衬块(3)的台阶嵌套在下腔体(1)波导壁，微带线导体带(13)分为设置在微带衬块(3)上的第一部分和设置在微带衬块(3)外的第二部分，微带线导体带(13)的L2和L3部分是微带线导体带(13)第一部分，具有相应的微带线接地板，微带线导体带(13)的L1部分是微带线导体带(13)第二部分，没有相应的微带线接地板，与微带线导体带(13)第一部分相应的微带线接地板与微带衬块(3)焊接，设计微带衬块(3)的台阶，使得微带线导体带(13)作为微波探针的L1部分在波导内尺寸达到设计要求。
2.根据权利要求1所述方法实现的高功率多路波导微带合成器，其特征在于：由波导功率合成网络和波导微带转换组成，由下腔体(1)和上腔体(2)构成波导功率合成网络，在高功率多路波导微带合成器输出端上腔体(2)的内腔外有半径为R的扇形弧壁，R大于a/2，R尽量大，以不超过波导法兰安装孔间距dd的一半为准，在高功率多路波导微带合成器输出端下腔体(1)的内腔外有半径为R的扇形弧槽。
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