CN109659654A - 一种高功率波导合成器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种高功率波导合成器，主要用于解决多路输入功率合成效率低、工程实现复杂和结构可靠性不高问题。本发明属于雷达和通信微波技术领域。本发明涉及的一种高功率波导合成器采取合成输出同轴线垂直于多路输入端所在平面形式，由多路输入端到合成输出同轴线和合成输出同轴线到输出波导两个独立的微波部件构成，板线内导体多级分支结构相临对称点之间的路径设计为四分之一工作中心波长的奇数倍，在板线腔体底座设计去耦隔板，在合成输出同轴线和输出波导之间设计门钮作为模式转换器，设计铍青铜卡环实现合成输出同轴线之间连接和拆卸，工程实现便捷，可靠性高。

Description

一种高功率波导合成器

技术领域

本发明属于现代雷达和通信系统微波技术领域，特别涉及一种高功率波导合成器。

背景技术

固态发射机具有可靠性高、工作电压低和故障弱化能力等特点，正在现代雷达和通信系统中逐步取代真空管发射机。多路高功率波导合成器将多个固态功率发射组件产生的功率进行合成，合成高功率由合成输出同轴线耦合转换到输出波导。

多路高功率波导合成器采取合成输出同轴线垂直于多路输入端所在平面形式，合成输出同轴线口径尺寸设计和板线腔体本身高度无关，为了提高功率容量，合成输出同轴线口径尺寸可以设计较大，合成高功率由合成输出同轴线耦合转换到输出波导，但这种形式设计的多路高功率波导合成器工程实现复杂，可靠性低，且多路输入功率合成效率低，合成损耗大。本发明涉及的一种高功率波导合成器及其实现方法，主要用于解决多路高功率波导合成器多路输入功率合成效率低、合成损耗大以及工程实现复杂和结构可靠性不高问题。

发明内容

本发明的目的在於针对现有技术之不足，提供一种高功率波导合成器，主要用于解决多路高功率波导合成器多路输入功率合成效率低、合成损耗大以及工程实现复杂和可靠性低问题。

本发明的技术方案主要由多路输入端到合成输出同轴线的设计、合成输出同轴线到输出波导的设计和合成输出同轴线之间连接结构设计三部分组成。为实现该目的，多路输入端到合成输出同轴线的设计。多路输入功率分别通过多路输入端19传输到可拆卸多路高功率波导合成器的板线腔体1，多路输入功率在可拆卸多路高功率波导合成器板线腔体内合成采取多级分支结构设计，以16路高功率波导合成器为例说明设计，仅是便于叙述本发明，并非对本发明作任何限制，如图2所示。板线腔体1主要由板线内导体5、板线腔体底座14和板线盖板13组成。多路输入端19端口之间的间距PD大小根据系统应用要求确定，SP1、SP2和SP3分别是板线内导体5的第一、二和三级分支结构对称点，SP4是16路高功率波导合成器板线内导体5的末级分支结构对称点，板线内导体5多级分支结构相临对称点之间沿着板线腔体1长度方向的路径由多路输入端19端口之间的间距PD大小确定，设计板线内导体5多级分支结构相临对称点之间沿着板线腔体1宽度方向的路径，使得板线内导体5多级分支结构相临对称点之间的路径为四分之一工作中心波长的奇数倍，同时结合板线内导体5多级分支结构的其它尺寸进行优化设计。在板线腔体底座14内部设计去耦隔板21、22和23，在板线内导体5上设计孔20以安装介质支撑柱11、12。由合成输出同轴线2直径为D1的内导体2-1在板线内导体(5)的末级分支结构对称点SP4和板线内导体5连接，合成输出同轴线2直径为D2的外导体2-2通过聚四氟乙烯介质卡环10嵌套于板线腔体底座14。

合成输出同轴线到输出波导的设计。在板线腔体1的功率总合成处，作为板线内导体5末级分支结构，采取在末级分支结构对称点SP4将板线内导体5设计为直径为D1的圆的形式，与宽度为W的板线内导体5相连接，在板线腔体底座14上设计与直径为D1的圆同心的直径为D2的圆孔。合成输出同轴线3由直径为D1的内导体3-1和直径为D2的外导体3-2组成，设计门钮6实现可拆卸多路高功率波导合成器合成输出同轴线3和输出波导4之间模式转换。

合成输出同轴线之间连接结构设计。设计可拆卸多路高功率波导合成器合成输出同轴线2和3之间连接结构，采取铍青铜卡环15一端由螺钉17和合成输出同轴线3内导体3-1连接，铍青铜卡环15的另一端嵌套于合成输出同轴线2内导体2-1中，合成输出同轴线2、3的内导体和外导体之间设计介质卡环16实现合成输出同轴线2和3之间可靠连接和拆卸。在现代雷达和通信系统中，多路高功率波导合成器的板线腔体1安装于发射机的机柜，合成输出同轴线3穿过发射机的机柜顶盖，输出波导4位于发射机的机柜外部，与现代雷达和通信系统的传输波导相连接，本发明可拆卸结构设计的多路高功率波导合成器便于在发射机中安装。

本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：可拆卸多路高功率波导合成器结构新颖且合理，由多路输入端19到合成输出同轴线2、合成输出同轴线3到输出波导4两个独立的微波部件构成，保证了工程实现便捷和高可靠性，便于在发射机中安装；根据本发明研制的可拆卸多路高功率波导合成器具有多路幅相一致性高、合成损耗小和耐功率高等特点；本发明频带宽、性能好且稳定，适合L～X各个频段可拆卸多路高功率波导合成器。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明拿去板线盖板13后的俯视结构示意图。

图中：1—板线腔体；2、3—合成输出同轴线；4—输出波导；5—板线内导体；6—门钮；7—短路块；8—匹配电感棒；9—金属圆柱管；10—聚四氟乙烯介质卡环；11、12—介质支撑柱；13—板线盖板；14—板线腔体底座；15—铍青铜卡环；16—介质卡环；17—螺钉；18—密封板；2-1和3-1—合成输出同轴线内导体；2-2和3-2—合成输出同轴线外导体；19—输入端；20—孔；21、22和23—去耦隔板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明涉及的一种高功率波导合成器及其实现方法，主要步骤：

(1)合成输出同轴线3到输出波导4设计。兼顾同轴线耐压、功率和衰减的要求，设计合成输出同轴线3特性阻抗为Z0＝50欧姆，确定合成输出同轴线3的内径D1和外径D2，为了提高功率容量，合成输出同轴线3口径尺寸可以设计较大，同时为防止出现高次模，必须使工作频率范围内的最小工作波长满足λmin＞π(D1+D2)/2，设计门钮6、短路块7和匹配电感棒8实现合成输出同轴线3与输出波导4之间的模式转换；

(2)多路输入端19到合成输出同轴线2设计。以16路高功率波导合成器为例，结合可拆卸多路高功率波导合成器功率容量要求，由带状线理论设计板线腔体1的高度和板线内导体5的厚度，根据一、二和三以及末级分支结构中阻抗变换段的阻抗大小，设计板线内导体5的宽度，在末级分支结构对称点SP4将内导体设计为直径为D1的圆的形式，设计对称点SP1到SP2、SP2到SP3和SP3到SP4的路径，设计去耦隔板21、22和23，在板线内导体5设计孔20和相应介质支撑柱11、12，设计金属圆柱管9卡在合成输出同轴线2内导体2-1中；

(3)合成输出同轴线2和3之间连接结构设计。设计铍青铜卡环15的一端由螺钉17和合成输出同轴线3内导体3-1连接，另一端嵌套于合成输出同轴线2内导体2-1中，合成输出同轴线2、3的内导体和外导体之间设计介质卡环16。

Claims (1)

1.一种高功率波导合成器，其特征在于：采取合成输出同轴线垂直于多路输入端所在平面形式，由多路输入端(19)到合成输出同轴线(2)、合成输出同轴线(3)到输出波导(4)两个独立的微波部件构成，在板线腔体底座(14)内部设计有去耦隔板(21)、(22)和(23)，合成输出同轴线(2)直径为D1的内导体(2-1)在板线内导体(5)的末级分支结构对称点和板线内导体(5)连接，合成输出同轴线(2)直径为D2的外导体(2-2)通过聚四氟乙烯介质卡环(10)嵌套于板线腔体底座(14)，在合成输出同轴线(3)和输出波导(4)之间设计有门钮(6)实现合成输出同轴线(3)和输出波导(4)之间模式转换。