CN111600105A - 功率合成器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率合成器。所述功率合成器包括：同轴输入结构，所述同轴输入结构包括多个输入端口；同轴输出结构，所述同轴输出结构包括一个输出端口；介于所述同轴输入结构与所述同轴输出结构之间的同轴低通滤波结构。本发明的功率合成器集成了滤波的功能，防止使用时对其他电子设备产生干扰。
Description
技术领域
本发明实施例涉及功率合成技术领域，尤其涉及一种功率合成器。
背景技术
随着微波技术的发展，微波技术的应用也越来越广泛，其应用领域包括移动通信、雷达、卫星通信以及电子对抗等，同时微波技术在工业领域也有很大发展，工业微波利用千瓦级固态微波源，可实现微波的干燥、污水处理等技术应用，应用前景广阔。工业微波领域中大功率合成器技术是固态微波源的关键部分，因此对大功率合成器的要求较高。
现有的大功率合成器不具有滤波功能，在使用时容易对其他电子设备产生电磁干扰，为了防止电磁干扰现象，现有的大功率合成器在使用时通常会级联一个滤波器件，即大功率合成器和滤波器件为两个独立的器件，整体尺寸较大，不利于整机尺寸的小型化，从而限制了大功率合成器的进一步应用。
发明内容
本发明提供一种功率合成器，以使功率合成器具备滤波功能，防止对其他电子设备产生干扰。
本发明实施例提供了一种功率合成器，所述功率合成器包括：同轴输入结构，所述同轴输入结构包括多个输入端口；同轴输出结构，所述同轴输出结构包括一个输出端口；介于所述同轴输入结构与所述同轴输出结构之间的同轴低通滤波结构。
可选地，所述同轴低通滤波结构为包括高阻抗段和低阻抗段的传输线。
可选地，所述同轴低通滤波结构包括三个高阻抗段和两个低阻抗段。
可选地，所述传输线为表面镀银的同轴传输线。
可选地，还包括同轴阻抗渐变结构，所述同轴阻抗渐变结构固定连接于所述同轴输入结构与所述同轴低通滤波结构之间。
可选地，所述同轴低通滤波结构还包括与所述同轴输出结构匹配的输出接头，和与所述同轴阻抗渐变结构匹配的输入接口。
可选地，还包括包围所述同轴输入结构、所述同轴阻抗渐变结构及所述同轴低通滤波结构的金属外壳，所述金属外壳暴露出所述多个输入端口。
可选地，所述同轴输出结构为同轴探针输出结构。
可选地，还包括波导输出端口，所述波导输出端口与所述同轴输出结构匹配设置。
可选地，波导输出端口为矩形波导、圆波导或脊波导。
本发明实施例的技术方案，采用的功率合成器包括同轴输入结构，同轴输入结构包括多个输入端口；同轴输出结构，同轴输出结构包括一个输入端口；介于同轴输入结构与同轴输出结构之间的同轴低通滤波结构。功率合成器在接收到多个输入端口输入的功率信号之后，先将多个功率信号合成，然后经过同轴低通滤波结构滤波之后再经同轴输出结构输出，同轴输出结构输出的功率信号由于经过了滤波，不会对其他电子设备产生干扰。且同轴低通滤波结构能够集成在功率合成器内部，集成度较高，更有利于采用功率合成器的设备的整机小型化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种功率合成器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的功率合成器的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种功率合成器的结构示意图，参考图1，功率合成器包括：同轴输入结构10，所述同轴输入结构包括多个输入端口101；同轴输出结构20，所述同轴输出结构20包括一个输出端口；介于同轴输入结构10和同轴输出结构20之间的同轴低通滤波结构30。
具体地，本实施例的功率合成器为同轴径向结构，同轴输入结构、同轴输出结构及同轴低通滤波结构的轴相同，径向结构的含义为多路空气介质非谐振传输线结构，同轴输入结构可包括径向波导102，多个输入端口101均匀地分布在同轴波导102上，径向波导102的尺寸可根据需要合成的路数的数量确定，以使多个输入端口能够均匀分布在径向波导上，输入端口101例如可以是同轴波导、矩形波导或者脊波导等，输入端口101可包括内导体和外导体。功率合成器能够实现多路输入，即多路输入的功率信号分别从对应的输入端口101输入，然后馈入径向波导102中，在径向波导102内合成为一路信号，经输出端口输出；在本实施例中，通过在同轴输入结构10与同轴输出结构20之间设置同轴低通滤波结构30，多个输入端口101输入的功率信号经过同轴低通滤波结构30滤波之后经输出端口输出，也即输出端口输出的功率信号经过滤波后的信号，不会对其他电子设备产生干扰。同轴低通滤波结构30集成于功率合成器内部，使用本实施例的功率合成器时，不需要额外级联滤波器件，从而减小了使用功率合成器的设备的整机尺寸，扩大功率合成器的应用范围。
本实施例的技术方案，采用的功率合成器包括同轴输入结构，同轴输入结构包括多个输入端口；同轴输出结构，同轴输出结构包括一个输入端口；介于同轴输入结构与同轴输出结构之间的同轴低通滤波结构。功率合成器在接收到多个输入端口输入的功率信号之后，先将多个功率信号合成，然后经过同轴低通滤波结构滤波之后再经同轴输出结构输出，同轴输出结构输出的功率信号由于经过了滤波，不会对其他电子设备产生干扰。且同轴低通滤波结构能够集成在功率合成器内部，集成度较高，更有利于采用功率合成器的设备的整机小型化。
需要说明的是，功率合成器也可作为功率分配器来使用，此时可将功率合成器的多个输入端口作为功率分配器的多个输出端口，而将功率合成器的输出端口作为功率分配器的输入端口。
可选地，继续参考图1，同轴低通滤波结构30为包括高阻抗段301和低阻抗段302的传输线。
具体地，同轴低通滤波结构30中的高阻抗段301和低阻抗段302的数量均可为多个，高阻抗段和低阻抗段以中间的高阻抗段为中心间隔设置，且不同低阻抗段的轴向长度可以相同也可以不同，不同高阻抗段的轴向长度可以相同也可以不同，通过高阻抗段301和低阻抗段302实现同轴低通滤波结构，具有结构简单，易于制作等优点，且高阻抗段和低阻抗段构成的同轴低通滤波结构更容易与输出端口集成在一起，从而有利于同轴低通滤波结构集成于功率合成器内部。示例性地，同轴低通滤波结构30包括三个高阻抗段301和两个低阻抗段302，高阻抗段301和低阻抗段302的数量较少，更加有利于功率合成器的小型化。
可选地，传输线为表面镀银的同轴传输线。
具体地，传输线例如可以是铝合金或不锈钢等材料，并在表面镀一层银，铝合金及不锈钢等传输线均具有成本低、易于制作等优点，同时在传输线表面镀一层银，还能够极大地提高传输线的性能，进而提高功率合成器的性能。
可选地，继续参考图1，功率合成器还包括同轴阻抗渐变结构40，同轴阻抗渐变结构40固定连接于同轴输入结构10与同轴低通滤波结构30之间。
具体地，同轴阻抗渐变结构40能够实现同轴输入结构10与同轴输出结构20之间的阻抗匹配，从而减小功率合成器在使用过程中的能量耗散，进一步提升功率合成器的性能。同轴阻抗渐变结构40可包括第一同轴阻抗渐变结构401和第二同轴阻抗渐变结构402，第一同轴阻抗渐变结构401和第二阻抗渐变结构402均为圆台型，第一同轴阻抗渐变结构401的底面与第二同轴阻抗渐变结构402的顶面完全重合，且第一同轴阻抗渐变结构401和第二同轴阻抗渐变结构402的阻抗渐变关系不同，通过设置第一同轴阻抗渐变结构401和第二同轴阻抗渐变结构402两个同轴阻抗渐变结构，一方面能够实现良好的阻抗匹配，另一方面还能够扩展带宽，保证电磁波的有效传输。
可选地，同轴低通滤波结构40还包括与同轴输出结构20匹配的输出接头303，和与同轴阻抗渐变结构40相匹配的输入接口304。
具体地，输出接头303与同轴输出结构20匹配的含义是输出接头303与同轴输出结构20能够实现良好的固定连接以及信号传输，输出接头303与输入接头304例如均可以是探针结构，既能够实现与同轴输出结构20以及同轴阻抗渐变结构40的固定连接，又能够实现良好的信号传输，保证功率合成器的稳定工作。
可选地，继续参考图1，功率合成器还包括包围同轴输入结构10、同轴阻抗渐变结构40及同轴低通滤波结构30的金属外壳50，金属外壳50暴露出多个输入端口101。
具体地，同轴输入结构10、同轴阻抗渐变结构40与同轴低通滤波结构30为内导体，而金属外壳为外导体，内导体与外导体之间填充空气，外导体的形状与内导体相匹配，如当内导体的直径较小的地方，外导体的直径也较小，通过在内导体外设置外导体，还能够增大功率合成器的带宽以及功率容量，从而满足功率合成器超宽带以及大功率的要求。
可选地，继续参考图1，同轴输出结构20为同轴探针输出结构。
具体地，同轴探针输出结构的功率容量较大，在6KW功率下最大场强比空气击穿场强(30000V/cm)小一个数量级，从而能够满足大功率的需求，功率合成器可达千瓦级，同时采用同轴探针输出结构还能够实现与同轴径向结构良好的连接，如本实施例中同轴探针结构能够与同轴低通滤波结构实现良好的连接。
可选地，继续参考图1，功率合成器还包括波导输出端口60，波导输出端口60与同轴输出结构20匹配设置。
示例性地，波导输出端口60例如可以是矩形波导、圆波导或脊波导等，其能够实现功率合成器与其他微波系统的连接。
以8路功率合成器为例进行仿真，如图2所示，图2为本发明实施例提供的功率合成器的仿真结果图，从图2中可以看出，功率合成器在2.45GHz能够实现功率合成，回波损耗小于-20dB，插入损耗小于0.2dB，对2.45GHz的二次谐波抑制超过20dB，可以很好地满足固态微波源的使用要求。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种功率合成器，其特征在于，所述功率合成器包括：
同轴输入结构，所述同轴输入结构包括多个输入端口；
同轴输出结构，所述同轴输出结构包括一个输出端口；
介于所述同轴输入结构与所述同轴输出结构之间的同轴低通滤波结构。
2.根据权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，所述同轴低通滤波结构为包括高阻抗段和低阻抗段的传输线。
3.根据权利要求2所述的功率合成器，其特征在于，所述同轴低通滤波结构包括三个高阻抗段和两个低阻抗段。
4.根据权利要求2所述的功率合成器，其特征在于，所述传输线为表面镀银的同轴传输线。
5.根据权利要求2所述的功率合成器，其特征在于，还包括同轴阻抗渐变结构，所述同轴阻抗渐变结构固定连接于所述同轴输入结构与所述同轴低通滤波结构之间。
6.根据权利要求5所述的功率合成器，其特征在于，所述同轴低通滤波结构还包括与所述同轴输出结构匹配的输出接头，和与所述同轴阻抗渐变结构匹配的输入接口。
7.根据权利要求5所述的功率合成器，其特征在于，还包括包围所述同轴输入结构、所述同轴阻抗渐变结构及所述同轴低通滤波结构的金属外壳，所述金属外壳暴露出所述多个输入端口。
8.根据权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，所述同轴输出结构为同轴探针输出结构。
9.根据权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，还包括波导输出端口，所述波导输出端口与所述同轴输出结构匹配设置。
10.根据权利要求9所述的功率合成器，其特征在于，波导输出端口为矩形波导、圆波导或脊波导。
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