CN110364801B - 一种基于脊波导的双探针结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种基于脊波导的双探针结构及其制备方法。其中，一种基于脊波导的双探针结构包括：双脊波导，所述双脊波导的两个脊分别在两个相对的侧面平行设置，两个脊与双脊波导底面的距离不同；双脊波导的一端为输入端口，另一端与双探针相连，所述双探针用于将双脊波导内的信号耦合后分成两路输出。

Description

一种基于脊波导的双探针结构及其制备方法
技术领域
本公开属于探针设备领域，尤其涉及一种基于脊波导的双探针结构及其制备方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着各项技术的发展，现在对微波毫米波固态功率放大器的各项指标有了更多的要求，不再只是满足于现在的产品指标，而是希望放大器的功率可以更大，频带可以更宽。当前的大功率放大器主要通过多路功率合成的方式实现，而合成方案主要有同轴与标准波导两种。
同轴的方案主要是信号输入通过同轴电缆传输到同轴形式的功分器，经过功分，每级信号放大后再由同轴形式的合成器合成，最后通过同轴电缆输出。
标准波导-单探针方案则是信号传输到放大器后，在波导腔内经过多路功分在波导-单探针结构处经过单探针耦合到微带片，再由功率放大芯片进行放大，经过单探针再耦合回波导腔，信号再经数次合成后，输出大功率的信号。
发明人发现，1)同轴方案的传输方式由于内导体的存在，使得信号在通路上会不断损耗，影响功率合成效率，同时由于内导体存在上限承受功率，如果超过这个上限，会损坏同轴线内的介质，使得放大器通路断开，导致放大器无法使用，随着频率的升高，通路损耗会越来越大，因此，功率容量越来越小；2)波导方案虽然可以承受更大的功率，但由于波导尺寸的限制，使得放大器只有在标准波导工作频率范围内才有良好的指标，限制了放大器的工作频率；3)波导-单探针结构使得放大器整体较为松散，影响放大器的结构。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提供一种基于脊波导的双探针结构及其制备方法，其使得放大器整体更加紧凑，可以减小放大器的整体尺寸，使放大器的工作频带更宽，功率容量更大。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开的第一个方面提供一种基于脊波导的双探针结构。
一种基于脊波导的双探针结构，包括：
双脊波导，所述双脊波导的两个脊分别在两个相对的侧面平行设置，两个脊与双脊波导底面的距离不同；双脊波导的一端为输入端口，另一端与双探针相连，所述双探针用于将双脊波导内的信号耦合后分成两路输出。
作为一种实施方式，所述双探针包括第一探针和第二探针，所述第一探针与第一微带传输线相连，所述第二探针与第二微带传输线相连。
其产生的效果为：经过双探针进行功分，更加节约空间。
作为一种实施方式，双脊波导的输入端口的宽度大于标准双脊波导端口。
其产生的效果为：这样能够降低回波损耗。
作为一种实施方式，双脊波导的两个脊呈点对称结构。
其产生的效果为：使得信号电场分布更加集中，把信号从波导耦合到探针的能力大大加强，能量损耗大大降低。
作为一种实施方式，双探针与两个脊的距离相等。
其产生的效果为：使得信号电场分布更加集中，把信号从波导耦合到探针的能力大大加强，能量损耗大大降低。
作为一种实施方式，所述基于脊波导的双探针结构的双脊波导通过渐变结构来实现与标准双脊波导的阻抗匹配。
作为一种实施方式，所述渐变结构包括渐变腔体和渐变双脊，所述渐变腔体由标准双脊波导的腔体经预设正弦函数扩展至预设宽度；渐变双脊采用与渐变腔体相同的正弦函数减厚至预设厚度。
本实施例在脊波导-双探针结构处在原有厚度上作出改变，通过减少脊的厚度，使得电场分布更加集中，让信号从波导耦合到探针的能力加强，更利于能量从波导到探针的传输。
本公开的第二个方面提供一种基于脊波导的双探针结构的制备方法。
一种基于脊波导的双探针结构的制备方法，包括：
制备双脊波导，使得双脊波导的两个脊平行设置在两个相对的侧面，两个脊与双脊波导底面的距离不同；
在双脊波导的一端连接双探针，由双探针将双脊波导内的信号耦合后分成两路输出。
作为一种实施方式，制备双脊波导的过程为：
将标准双脊波导端口加宽，同时使得两个脊中的一个脊上移，另一个脊下移。
作为一种实施方式，在制备双脊波导的过程中，一个脊上移的距离与另一个脊下移的距离相等。
本公开的有益效果是：
(1)通过采用波导的方式传输信号，可以避免同轴方式由于内导体的存在而额外消耗信号功率，降低通路损耗。而且波导传输方式由于散热性好，可以承受更大功率信号的传输，使得放大器可以通过大功率信号而不用担心介质烧损，从而大大提高了功率容量，而上下平移双脊结构给双探针结构提供了装配空间，使得电磁场能量能够实现高效率耦合传输，提高了整个信号传输系统的功率容量。
(2)本公开的双脊波导-双探针结构可以在同样大的空间里实现两路信号的合成，从而有效提高了放大器的空间利用率，使得放大器整体可以更加紧凑，尺寸可以更小。
(3)脊波导可以让低频信号通过，同时通过采用预设正弦函数曲线渐变扩展宽边，为双探针的摆放留够足够位置，从而扩展了信号传输的带宽，使得放大器可以在更宽的工作频率内有良好的输出指标。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例的基于脊波导的双探针结构示意图。
图2是本公开实施例的减厚脊示意图。
图3是本公开实施例的双脊分别向上、向下平移示意图。
图4是本公开实施例的渐变脊波导示意图。
其中，1-标准脊波导端口，2-减厚的脊波导端口，3-加宽的脊波导端口，4-输出端口，5-减厚脊波导腔体，6-加宽脊波导腔体，7-探针处脊波导腔体，8-渐变减厚脊，9-减厚的双脊，10-双探针，11-微带传输线。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
本公开实施例的基于脊波导的双探针结构具体结构如图1所示，信号进入波导，经过传输后到达波导-双探针结构处，信号经探针耦合到微带片上，再由芯片放大。
具体地，本实施例的一种基于脊波导的双探针结构，包括：
双脊波导，所述双脊波导的两个脊分别在两个相对的侧面平行设置，两个脊与双脊波导底面的距离不同；双脊波导的一端为输入端口，另一端与双探针相连，所述双探针用于将双脊波导内的信号耦合后分成两路输出。
如图1和图3所示，在本实施例的双脊波导的两个脊为减厚的双脊9；
双脊波导的输入端口为加宽的脊波导端口3；
双脊波导腔体为加宽脊波导腔体6；
双探针10与输出端口4相连；
双脊波导另一端的探针处脊波导腔体7与双探针10相连。
其中，所述双探针包括第一探针和第二探针，所述第一探针与第一微带传输线相连，所述第二探针与第二微带传输线相连。
其产生的效果为：经过双探针进行功分，更加节约空间。
具体地，双脊波导的输入端口的宽度大于标准脊波导端口1。
其产生的效果为：这样能够降低回波损耗。
作为一种实施方式，双脊波导的两个脊呈点对称结构。
其产生的效果为：使得信号电场分布更加集中，把信号从波导耦合到探针的能力大大加强，能量损耗大大降低。
作为另一种实施方式，双探针与两个脊的距离相等。
其产生的效果为：使得信号电场分布更加集中，把信号从波导耦合到探针的能力大大加强，能量损耗大大降低。
作为一种具体实施方式，所述基于脊波导的双探针结构的双脊波导通过渐变结构来实现与标准双脊波导的阻抗匹配。
在具体实施中，所述渐变结构包括渐变腔体和渐变双脊，所述渐变腔体由标准双脊波导的腔体经预设正弦函数扩展至预设宽度；渐变双脊采用与渐变腔体相同的正弦函数减厚至预设厚度。
具体地，信号经由标准脊波导端口1进入减厚脊波导腔体5，在标准尺寸的双脊上经过渐变减厚脊8的过渡，使得双脊减厚合适尺寸，得到所需的减厚后的双脊9，这时信号传输到减厚后脊波导端口2，同时信号的电场分布更加集中。信号经过减厚的脊波导端口2进入加宽脊波导腔体6，经过加宽至合适宽度后，信号到达了加宽后脊波导端口3。
减少脊的厚度是为了使电场分布集中，具体厚度是根据设计所需指标。
在脊波导-双探针结构处需要在原有厚度上作出改变，即通过减少脊的厚度，使得电场分布更加集中，让信号从波导耦合到探针的能力加强，更利于能量从波导到探针的传输。
本公开的第二个方面提供一种基于脊波导的双探针结构的制备方法。
一种基于脊波导的双探针结构的制备方法，包括：
制备双脊波导，使得双脊波导的两个脊平行设置在两个相对的侧面，两个脊与双脊波导底面的距离不同；
在双脊波导的一端连接双探针，由双探针将双脊波导内的信号耦合后分成两路输出。
其中，制备双脊波导的过程为：
将标准双脊波导端口加宽，同时使得两个脊中的一个脊上移，另一个脊下移。
具体地，在制备双脊波导的过程中，一个脊上移的距离与另一个脊下移的距离相等。
基于脊波导的双探针结构不仅解决了同轴传输方式通路损耗大、承载功率小的问题，还在现有波导工作频率上加以扩展，使得放大器可以在较宽的工作频率范围内有良好的技术指标，与此同时双探针结构让放大器整体更加紧凑，可以减小放大器的整体尺寸，这些改进使放大器的工作频带更宽，功率容量更大。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于脊波导的双探针结构，其特征在于，包括：
双脊波导，所述双脊波导的两个脊分别在两个相对的侧面平行设置，两个脊与双脊波导底面的距离不同；双脊波导的一端为输入端口，另一端与双探针相连，所述双探针用于将双脊波导内的信号耦合后分成两路输出；所述基于脊波导的双探针结构的双脊波导的输出端口通过渐变结构来实现与标准双脊波导的阻抗匹配；所述渐变结构包括渐变腔体和渐变双脊，所述渐变腔体由标准双脊波导的腔体经预设正弦函数扩展至预设宽度；渐变双脊采用与渐变腔体相同的正弦函数减厚至预设厚度。
2.如权利要求1所述的基于脊波导的双探针结构，其特征在于，所述双探针包括第一探针和第二探针，第一微带传输线上设置有所述第一探针，第二微带传输线上设置有所述第二探针。
3.如权利要求1所述的基于脊波导的双探针结构，其特征在于，双脊波导的输入端口的宽度大于标准双脊波导端口。
4.如权利要求1所述的基于脊波导的双探针结构，其特征在于，双脊波导的两个脊呈点对称结构。
5.如权利要求1所述的基于脊波导的双探针结构，其特征在于，双探针与两个脊的距离相等。
6.一种基于脊波导的双探针结构的制备方法，其特征在于，包括：
制备双脊波导，使得双脊波导的两个脊平行设置在两个相对的侧面，两个脊与双脊波导底面的距离不同；制备双脊波导的过程为：
双脊波导的输出端口通过渐变结构来实现与标准双脊波导的阻抗匹配，渐变结构的渐变腔体由标准双脊波导的腔体经预设正弦函数扩展至预设宽度，同时使得两个脊中的一个脊上移，另一个脊下移；
在双脊波导的一端连接双探针，由双探针将双脊波导内的信号耦合后分成两路输出。
7.如权利要求6所述的基于脊波导的双探针结构的制备方法，其特征在于，在制备双脊波导的过程中，一个脊上移的距离与另一个脊下移的距离相等。
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