CN117497985B - 一种紧凑型同轴多路功率合成器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧凑型同轴多路功率合成器及其制作方法，属于功率分配器技术领域。包括内导体，其信号输入端安装有盖板，信号输出连接第一射频接头；外腔体，套接于内导体，且信号输入端连接盖板，信号输出端连接第一射频接头，内导体与外腔体形成同轴腔结构，所述内导体与外腔体之间具有间隙。本发明采用多路信号能量合成，通过同轴腔结构，实现多路信号的合成；通过内导体外壁的阶梯、外腔体内壁的阶梯，经过多次反射，实现同轴阻抗过渡，不仅实现合成网络的体积小，且覆盖频段宽，传输损耗小，效率高，承受功率大，结构简单，免调试，可适用于任意多路超宽频功率分配合成器。
Description
技术领域
本发明属于功率分配合成器技术领域，具体涉及一种紧凑型同轴多路功率合成器及其制作方法。
背景技术
功率分配器是一种将输入信号能量分成两路或多路输出的器件，也可以反过来将多路信号能量合成为一路输出，此时也称为合成器。随着我国航空航天技术的迅猛进步，无线电及相关射频测试技术也得到了很大的发展，对功率分配合成器的带宽以及高频率提出了更高的需求。其中的功分器与合成器属于关键部件，要求其能工作于从几G赫兹到十几G赫兹的宽频带，功率容量要能覆盖几瓦到百瓦级别，从而可以满足各种应用场景的需求。
随着现代雷达与通信技术的发展，提出了一种固态功率合成技术，它是有效提高单个功率放大器芯片功率的方法之一。该技术是将N个固态功放芯片进行功率合成，达到大幅提升功率的目的，如图1为功率合成电路拓扑结构。功率分配合成主要由功率分配器来实现，其功分器性能的好坏直接影响着功率合成器的输出功率和合成效率，一般的功分器有T形结、电桥、径向合成网络等。其中，多级的3db功率合成器组成功率功分/合成器，体积大，且随着级数的增加，损耗剧增，导致功率合成率低。
发明内容
发明目的：提供一种紧凑型同轴多路功率合成器及其制作方法，解决了现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种紧凑型同轴多路功率合成器，包括内导体，其信号输入端安装有盖板，信号输出连接第一射频接头；
外腔体，套接于内导体，且信号输入端连接盖板，信号输出端连接第一射频接头，内导体与外腔体形成同轴腔结构，所述内导体与外腔体之间具有间隙。
优选的，还包括若干个沉孔，周向阵列设于内导体端部外壁的沉孔，外腔体开设有若干通孔，所述通孔与所述沉孔一一对应设置，每个所述沉孔内均安装有输入同轴针，所述输入同轴针贯穿所述通孔且端部连接第二射频接头，所述第二射频接头安装于外腔体外壁。
优选的，包括若干直径不一的阻抗变换器，所述阻抗变换器由信号输入端至信号输出端堆叠形成逐渐缩小的阶梯型内导体，所述外腔体包括若干直径不一环形阻抗变换器，所述环形阻抗变换器由信号输入端至信号输出端连通形成逐渐缩小的阶梯孔，所述环形阻抗变换器内壁与内导体外壁之间具有间隙，信号进入间隙内，信号在间隙内阶梯多次反射，并从第一射频接头输出，完成信号能量合成。
优选的，所述内导体与盖板之间设有支撑件，所述支撑件用于对盖体的安装定位。
优选的，所述第一射频接头采用N型射频接头，所述第二射频接头采用SMA型号的射频接头。
优选的，所述内导体长度的计算方式与外腔体长度的计算方式相同，所述内导体的长度通过公式计算得到，公式如下：
（1）；
式中：c为光速，为导体材料的介电常数，f 0 为中心频率，公式（1）中的中心频率f 0 通过公式（2）计算得到，
（2）；
通过公式（2）计算得到中心频率f 0 ，并将计算的中心频率f 0 带入公式（1）中，即可算出单节阻抗变换器的长度，在完成单节阻抗变换器的长度计算后，通过公式（3）计算得到阻抗变换器的总个数m，外腔体中开设的每节通孔的长度计算方式与阻抗变换器的长度计算方式相同，通孔的总个数的计算方式与阻抗变换器总个数的计算方式相同；
（3）；
式中：R为阻抗变换比，h max 为基于带内驻波的坐标变换待定系数，p为基于频率的坐标变换待定系数；
公式（3）中的h max 通过公式（4）计算得到；
（4）；
公式为最大允许驻波系数；
公式（3）中的p通过公式（5）计算得到，
（5）；
公式（5）中的λ max 为频带内最大波长，λ min 为频带内最小波长；依据公式（3）、（4）、（5）联立，即可计算出阻抗变换器的总个数m，将算出的阻抗变换器的总个数m带入公式（6）中，计算出每节阻抗变换器的反射系数Γ；
（6）；
公式（6）中：A为常数，Γ(θ)为θ频率对应的反射系数，e -j 为相位延迟系数，T m （）为运算函数，当θ频率为零频率时，则θ=0，带入公式（6）中，得到公式（7）、（8），得到常数A的值；
（7）；
(8)；
公式（7）、（8）中：Z L 为零频率时阻抗变换器前段阻抗，Z 0 为零频率时每节阻抗变换器的特征阻抗，
通过公式（7）、（8）计算出常数A的值后，将得到的常数A的值带入公式（6）中，计算出每组阻抗变换器的反射系数Γ，其中，反射系数Γ通过公式（9）计算得出，通过将常数A的值带入公式（8）中，计算出每组阻抗变换器的特征阻抗Z 0 ；
(9)；
内导体与外腔体的同轴线采用主模为TEM模式，通过公式（9）得到特性阻抗Z 0 ，带入公式（10），计算得到内导体的每组阻抗变换器的外径a和外腔体的每组环形阻抗变换器的内径b；
（10）。
优选的，所述内导体、外腔体和盖板均采用金属材质制成，所述内导体、外腔体、盖板外表面均镀金或镀银。
一种紧凑型同轴多路功率合成器的制作方法，包括以下步骤：
S1、依据输入阻抗和输出阻抗转化匹配的要求，分别制作内导体、外腔体、第一射频接头、第二射频接头、输入同轴针、盖板；
S2、内导体、外腔体、盖板均采用金属材质制成，所述内导体、外腔体、盖板外表面均镀金或镀银；
S3、外腔体套接在内导体外侧，所述外腔体内壁与内导体外壁之间具有间隙，外腔体与内导体的信号输入端通过盖板连接，所述外腔体信号输入端外壁安装第二射频接头，输入同轴针的一端连接第二射频接头，并贯穿外腔体后，另一端嵌入内导体外壁，所述外腔体信号输出端端部安装第一射频接头，制作出紧凑型同轴合成器；
S4、步骤S3中，所述第一射频接头采用N型射频接头，所述第二射频接头采用SMA型号的射频接头；
S5、步骤S3中，所述内导体的信号输入端外壁周向阵列开设有若干沉孔，所述沉孔由于嵌入输入同轴针，所述外腔体侧壁开设有若干通孔，所述通孔与所述沉孔一一对应，所述通孔用于输入同轴针的插入限位；
S6、步骤S3中，所述内导体包括若干直径不一的阻抗变换器，所述阻抗变换器由信号输入端至信号输出端堆叠一体成型形成逐渐缩小的阶梯型内导体，使内导体的外壁形成阶梯型外壁，所述外腔体内壁开设若干直径不一环形阻抗变换器，所述环形阻抗变换器依次堆叠连通，所述环形阻抗变换器自信号输入端至信号输出端连通形成逐渐缩小的阶梯孔，在内导体外壁形成的阶梯型外壁与外腔体内壁形成的阶梯孔的相互配合，使内导体与外腔体之间的间隙形成阶梯式空间，信号在第二射频接头和输入同轴针的相互配合下，多路信号进入内导体与外腔体之间的阶梯式空间内，并在内导体的阶梯型外壁和外腔体的阶梯孔的相互配合下，使进入阶梯式空间内的信号经过多次反射，实现同轴阻抗过渡，完成多路信号的合成。
优选的，步骤S6中，所述内导体长度的计算方式与外腔体长度的计算方式相同，所述内导体的长度通过公式（1）计算得到，公式如下：
（1）；
式中：c为光速，为导体材料的介电常数，f 0 为中心频率，公式（1）中的中心频率f 0 通过公式（2）计算得到，
（2）；
通过公式（2）计算得到中心频率f 0 ，并将计算的中心频率f 0 带入公式（1）中，即可算出单节阻抗变换器的长度，在完成单节阻抗变换器的长度计算后，通过公式（3）计算得到阻抗变换器的总个数m，外腔体中开设的每节通孔的长度计算方式与阻抗变换器的长度计算方式相同，通孔的总个数的计算方式与阻抗变换器总个数的计算方式相同；
（3）；
式中：R为阻抗变换比，h max 为基于带内驻波的坐标变换待定系数，p为基于频率的坐标变换待定系数；
公式（3）中的h max 通过公式（4）计算得到；
（4）；
公式为最大允许驻波系数；
公式（3）中的p通过公式（5）计算得到；
（5）；
公式（5）中的λ max 为频带内最大波长，λ min 为频带内最小波长；依据公式（3）、（4）、（5）联立，即可计算出阻抗变换器的总个数m，将算出的阻抗变换器的总个数m带入公式（6）中，计算出每节阻抗变换器的反射系数Γ；
（6），
公式（6）中：A为常数，Γ(θ)为θ频率对应的反射系数，当θ频率为零频率时，则θ=0，带入公式（6）中，得到公式（7），得到常数A的值；
（7）；
(8)；
公式（7）、（8）中：Z L 为零频率时阻抗变换器前段阻抗，Z 0 为零频率时每节阻抗变换器的特征阻抗；
通过公式（7）、（8）计算出常数A的值后，将得到的常数A的值带入公式（6）中，通过公式（7）、（8）计算出常数A的值后，将得到的常数A的值带入公式（6）中，计算出每组阻抗变换器的反射系数Γ，其中，反射系数Γ通过公式（9）计算得出，通过将常数A的值带入公式（8）中，计算出每组阻抗变换器的特征阻抗Z 0 ；
(9)；
内导体与外腔体的同轴线采用主模为TEM模式，通过公式（9），得到特性阻抗Z 0 ，带入公式（10），计算得到内导体的每组阻抗变换器的外径a和外腔体的每组环形阻抗变换器的内径b；
（10）。
有益效果：本发明涉及一种紧凑型同轴多路功率合成器及其制作方法，采用多路信号能量合成，通过同轴腔结构，实现多路信号的合成；
其次，可以选择安装不同数量的第二射频接头，实现分配或合成路数数量的任意搭配，克服了以往常规功率合成器2N次方分配合成路数选择；
通过内导体外壁的阶梯、外腔体内壁的阶梯，经过多次反射，实现同轴阻抗过渡，不仅实现合成网络的体积小，且覆盖频段宽，传输损耗小，效率高，承受功率大，结构简单，免调试，可适用于任意多路超宽频功率分配合成器。
附图说明
图1为本发明的功率合成器整体结构示意图；
图2为本发明的功率合成器爆炸图图；
图3为本发明的外腔体剖面图；
图4为本发明信号阻抗过渡流程图；
图5为本发明的功率合成器网络的端口驻波；
图6为本发明的功率合成器传输损耗示意图。
图1至图6中附图标记为：1、内导体；2、盖板；3、第一射频接头；4、外腔体；5、输入同轴针；6、第二射频接头；7、支撑件；11、阻抗变换器；12、沉孔；41、环形阻抗变换器；42、通孔。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明提供一种技术方案：一种紧凑型同轴多路功率合成器及其制作方法，如图1和图2所示，其中，紧凑型同轴多路功率合成器包括内导体1，所述内导体1的信号输入端安装有盖板2，所述盖板2通过支撑件7与内导体1连接安装，所述内导体1的信号输入端外壁周向阵列开设有若干沉孔12，所述内导体1外部套接有外腔体4，所述内导体1与外腔体4之间留有间隙，形成同轴腔结构；
所述外腔体4侧壁开设有若干通孔42，通孔42的位置与沉孔12的位置一一对应，所述通孔42内贯穿安装输入同轴针5，所述输入同轴针5靠近内导体1的端部嵌入沉孔12内，所述外腔体4的信号输入端连接盖板2，所述外腔体4的信号输入端外壁安装有若干第二射频接头6，本实施例中，采用五组第二射频接头6，所述第二射频接头6周向阵列可拆卸安装在盖板2、外腔体4外壁，本实施例中，采用螺栓将第二射频接头6安装在外腔体4、盖板2的外壁，但不仅限于此种安装方式，所述输入同轴针5的另一端与第二射频接头6连接安装，所述内导体1包括若干直径不一的阻抗变换器11，所述阻抗变换器11由信号输入端至信号输出端堆叠一体成型形成逐渐缩小的阶梯型内导体1，使内导体1的外壁形成阶梯型外壁，所述外腔体4内壁开设若干直径不一环形阻抗变换器41，所述环形阻抗变换器41依次堆叠连通，所述环形阻抗变换器41自信号输入端至信号输出端连通形成逐渐缩小的阶梯孔，在内导体1外壁形成的阶梯型外壁与外腔体4内壁形成的阶梯孔的相互配合，使内导体1与外腔体4之间的间隙形成阶梯式空间，信号在第二射频接头6和输入同轴针5的相互配合下，多路信号进入内导体1与外腔体4之间的阶梯式空间内，并在内导体1的阶梯型外壁和外腔体4的阶梯孔的相互配合下，使进入阶梯式空间内的信号经过多次反射，实现同轴阻抗过渡，完成多路信号的合成，合成后的信号自第一射频接头3输出，采用此种信号合成方式，不仅结构简单，实现免调试，可适用于任意多路超宽频功率分配合成器，且减少了同轴线内导体的幅度，减少了阻抗变换带来的不连续性的问题。
在进一步实施例中，所述第一射频接头3采用N型射频接头，所述第二射频接头6采用SMA型号的射频接头，依据传输功率的要求不同，安装与之相适配功率容量的射频接头，实现同轴对称TEM方式输出。
其中，所述内导体1长度的计算方式与外腔体4长度的计算方式相同，所述内导体1的长度通过公式（1）计算得到；
（1）；
式中：c为光速，为导体材料的介电常数，f 0 为中心频率，公式（1）中的中心频率f 0 通过公式（2）计算得到，
（2）；
通过公式（2）计算得到的中心频率f 0 ，并将计算的中心频率f 0 带入公式（1）中，即可算出单节阻抗变换器11的长度，在完成单节阻抗变换器11的长度计算后，通过公式（3）计算得到阻抗变换器11的总个数m，外腔体4开设其中每节通孔42的长度计算方式与阻抗变换器11的长度计算方式相同，通孔42的总个数的计算方式与阻抗变换器11总个数的计算方式相同；
（3）；
式中：R为阻抗变换比，h max 为基于带内驻波的坐标变换待定系数，p为基于频率的坐标变换待定系数；
公式（3）中的h max 通过公式（4）计算得到；
（4）；
公式为最大允许驻波系数；
公式（3）中的p通过公式（5）计算得到，
（5）；
公式（5）中的λ max 为频带内最大波长，λ min 为频带内最小波长；依据公式（3）、（4）、（5）联立，即可计算出阻抗变换器11的总个数m，将算出的阻抗变换器11的总个数m带入公式（6）中，计算出每节阻抗变换器11的反射系数Γ；
（6），
公式（6）中：A为常数，Γ(θ)为θ频率对应的反射系数，当θ频率为零频率时，则θ=0，带入公式（6）中，得到公式（7）、（8），得到常数A的值；
（7）；
(8)；
公式（7）、（8）中：Z L 为零频率时阻抗变换器前段阻抗，Z 0 为零频率时每节阻抗变换器的特征阻抗，
通过公式（7）、（8）计算出常数A的值后，将得到的常数A的值带入公式（6）中，计算出每组阻抗变换器11的反射系数Γ，其中，反射系数Γ通过公式（9）计算得出，通过将常数A的值带入公式（8）中，计算出每组阻抗变换器11的特征阻抗Z 0 ；
(9)；
内导体与外腔体的同轴线采用主模为TEM模式，通过公式（9）得到特性阻抗Z 0 ，带入公式（10），计算得到内导体的每组阻抗变换器11的外径a和外腔体的每组环形阻抗变换器41的内径b；
（10）；
实现第二射频接头6的输入信号与第一射频接头3的输出信号的阻抗过渡，所述内导体1的长度，阻抗变换器11的个数以及环形阻抗变换器41的个数可以依据输入信号的阻抗与输出信号的阻抗计算得出，本实施例中，内导体1外壁形成9组台阶，外腔体4内壁形成9组台阶，如图4所示，使输入信号从10欧姆的阻抗过渡成50欧姆的阻抗，如图5和图6所示，为信号合成网络端口驻波和传输损耗指标，在工作频带4-16GHz范围内，端口驻波<1.3，传输损耗<0.5dB，达到了比较好的性能指标，不仅实现合成网络的体积小，且覆盖频段宽，传输损耗小，效率高。
一种紧凑型同轴多路功率合成器的制作方法，包括以下步骤：
步骤一、依据输入阻抗和输出阻抗转化匹配的要求，分别制作内导体1、外腔体4、第一射频接头3、第二射频接头6、输入同轴针5、盖板2；
步骤二、内导体1、外腔体4、盖板2均采用金属材质制成，所述内导体1、外腔体4、盖板2外表面均镀金或镀银；
步骤三、外腔体4套接在内导体1外侧，所述外腔体4内壁与内导体1外壁之间具有间隙，形成同轴腔结构，所述内导体1与盖板2通过支撑件7安装连接，外腔体4与内导体1的信号输入端通过盖板2连接，所述外腔体4信号输入端外壁周向阵列安装若干第二射频接头6，输入同轴针5的一端连接第二射频接头6，并贯穿外腔体4后，另一端嵌入内导体1外壁，所述外腔体4信号输出端的端部安装第一射频接头3，制作出紧凑型同轴合成器；
步骤四、步骤三中，所述第一射频接头3采用N型射频接头，所述第二射频接头6采用SMA型号的射频接头，依据传输功率的要求不同，安装与之相适配功率容量的射频接头，实现同轴对称TEM方式输出；
步骤五、步骤三中，所述内导体1的信号输入端外壁周向阵列开设有若干沉孔12，所述沉孔12由于嵌入输入同轴针5，所述外腔体4侧壁开设有若干通孔42，所述通孔42与所述沉孔12一一对应，所述通孔42用于输入同轴针5的插入限位；
步骤六、步骤三中，所述内导体1包括若干直径不一的阻抗变换器11，所述阻抗变换器11由信号输入端至信号输出端堆叠一体成型形成逐渐缩小的阶梯型内导体1，使内导体1的外壁形成阶梯型外壁，所述外腔体4内壁开设若干直径不一环形阻抗变换器41，所述环形阻抗变换器41依次堆叠连通，所述环形阻抗变换器41自信号输入端至信号输出端连通形成逐渐缩小的阶梯孔，在内导体1外壁形成的阶梯型外壁与外腔体4内壁形成的阶梯孔的相互配合，使内导体1与外腔体4之间的间隙形成阶梯式空间，信号在第二射频接头6和输入同轴针5的相互配合下，多路信号进入内导体1与外腔体4之间的阶梯式空间内，并在内导体1的阶梯型外壁和外腔体4的阶梯孔的相互配合下，使进入阶梯式空间内的信号经过多次反射，实现同轴阻抗过渡，完成多路信号的合成，合成后的信号自第一射频接头3输出，采用此种信号合成方式，不仅结构简单，实现免调试，可适用于任意多路超宽频功率分配合成器。
其中，步骤三中的输入同轴针5沿周向阵列分布在内导体1端部的外壁，本实施例中采用五组输入同轴针5，使整个信号电路呈星形结构，输入同轴针5均匀分布在内导体1的外壁，可以保证各个输入同轴针5分配的相位一致，并配合步骤六中内导体1和外腔体4形成的阶梯式空间的同轴结构完成阻抗宽带匹配，减少了同轴线内导体的幅度，减少了阻抗变换带来的不连续性，如图4所示，本实施例中，阻抗4～16GHz频率范围内需要从10欧姆变换到50欧姆，如图5和图6所示，通过仿真建模，在4～16GHz频率范围内，其电压驻波比小于1.3，其输入端口到输出端口的插损值小于0.5dB，能够同时实现C、W、X三个频段的覆盖。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种紧凑型同轴多路功率合成器，其特征在于，包括：
内导体（1），其信号输入端安装有盖板（2），所述内导体（1）包括若干直径不一的阻抗变换器（11），所述阻抗变换器（11）由信号输入端至信号输出端堆叠一体成型形成逐渐缩小的阶梯型内导体（1），外腔体（4）内壁开设若干直径不一环形阻抗变换器（41），所述环形阻抗变换器（41）由信号输入端至信号输出端连通形成逐渐缩小的阶梯孔，所述环形阻抗变换器（41）内壁与内导体（1）外壁之间具有间隙，信号进入间隙内，信号在间隙内阶梯多次反射，并从第一射频接头（3）输出，完成信号能量合成；
外腔体（4），套接于内导体（1），且信号输入端连接盖板（2），信号输出端连接第一射频接头（3），内导体（1）与外腔体（4）形成同轴腔结构，所述内导体（1）与外腔体（4）之间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器，其特征在于，还包括若干个沉孔（12），周向阵列设于内导体（1）端部的外壁，外腔体（4）开设有若干通孔（42），所述通孔（42）与所述沉孔（12）一一对应设置，每个所述沉孔（12）内均安装有输入同轴针（5），所述输入同轴针（5）贯穿所述通孔（42）且端部连接第二射频接头（6），所述第二射频接头（6）安装于外腔体（4）外壁。
3.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器，其特征在于，所述内导体（1）与盖板（2）之间设有支撑件（7），所述支撑件（7）用于对盖体的安装定位。
4.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器，其特征在于，所述第一射频接头（3）采用N型射频接头，所述第二射频接头（6）采用SMA型号的射频接头。
5.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器，其特征在于，所述内导体（1）长度的计算方式与外腔体（4）长度的计算方式相同，所述内导体（1）阻抗变换器（11）的长度通过公式（1）计算得到，公式如下：
（1）；
式中：c为光速， 为导体材料的介电常数，f 0 为中心频率，公式（1）中的中心频率f 0 通过公式（2）计算得到，
（2）；
通过公式（2）计算得到中心频率f 0 ，并将计算的中心频率f 0 带入公式（1）中，即可算出单节阻抗变换器（11）的长度，在完成单节阻抗变换器（11）的长度计算后，通过公式（3）计算得到阻抗变换器（11）的总个数m，外腔体（4）中开设的每节通孔（42）的长度计算方式与阻抗变换器（11）的长度计算方式相同，通孔（42）的总个数的计算方式与阻抗变换器（11）总个数的计算方式相同；
（3）；
式中：R为阻抗变换比，h max 为基于带内驻波的坐标变换待定系数，p为基于频率的坐标变换待定系数；
公式（3）中的h max 通过公式（4）计算得到；
（4）；
公式为最大允许驻波系数；
公式（3）中的p通过公式（5）计算得到，
（5）；
公式（5）中的λ max 为频带内最大波长，λ min 为频带内最小波长；依据公式（3）、（4）、（5）联立，即可计算出阻抗变换器（11）的总个数m，将算出的阻抗变换器（11）的总个数m带入公式（6）中，计算出每节阻抗变换器（11）的反射系数Γ；
（6）；
公式（6）中：A为常数，Γ(θ)为θ频率对应的反射系数，e -j 为相位延迟系数，T m （）为运算函数，当θ频率为零频率时，则θ=0，带入公式（6）中，得到公式（7）、（8），得到常数A的值；
（7）；
(8)；
公式（7）、（8）中：Z L 为零频率时阻抗变换器前段阻抗，Z 0 为零频率时每节阻抗变换器的特征阻抗，
通过公式（7）、（8）计算出常数A的值后，将得到的常数A的值带入公式（6）中，计算出每组阻抗变换器（11）的反射系数Γ，其中，反射系数Γ通过公式（9）计算得出，通过将常数A的值带入公式（8）中，计算出每组阻抗变换器（11）的特征阻抗Z 0 ；
(9)；
内导体与外腔体的同轴线采用主模为TEM模式，通过公式（9）得到特性阻抗Z 0 ，带入公式（10），计算得到内导体的每组阻抗变换器（11）的外径a和外腔体的每组环形阻抗变换器（41）的内径b；
（10）。
6.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器，其特征在于，所述内导体（1）、外腔体（4）和盖板（2）均采用金属材质制成，所述内导体（1）、外腔体（4）、盖板（2）外表面均镀金或镀银。
7.一种紧凑型同轴多路功率合成器的制作方法，用于制作权利要求1至6任意一项所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器，其特征在于，包括以下步骤：
S1、依据输入阻抗和输出阻抗转化匹配的要求，分别制作内导体（1）、外腔体（4）、第一射频接头（3）、第二射频接头（6）、输入同轴针（5）、盖板（2）；
S2、内导体（1）、外腔体（4）、盖板（2）均采用金属材质制成，所述内导体（1）、外腔体（4）、盖板（2）外表面均镀金或镀银；
S3、外腔体（4）套接在内导体（1）外侧，所述外腔体（4）内壁与内导体（1）外壁之间具有间隙，外腔体（4）与内导体（1）的信号输入端通过盖板（2）连接，所述外腔体（4）信号输入端外壁安装第二射频接头（6），输入同轴针（5）的一端连接第二射频接头（6），并贯穿外腔体（4）后，另一端嵌入内导体（1）外壁，所述外腔体（4）信号输出端端部安装第一射频接头（3），制作出紧凑型同轴合成器；
S4、步骤S3中，所述第一射频接头（3）采用N型射频接头，所述第二射频接头（6）采用SMA型号的射频接头；
S5、步骤S3中，所述内导体（1）的信号输入端外壁周向阵列开设有若干沉孔（12），所述沉孔（12）由于嵌入输入同轴针（5），所述外腔体（4）侧壁开设有若干通孔（42），所述通孔（42）与所述沉孔（12）一一对应，所述通孔（42）用于输入同轴针（5）的插入限位；
S6、步骤S3中，所述内导体（1）包括若干直径不一的阻抗变换器（11），所述阻抗变换器（11）由信号输入端至信号输出端堆叠一体成型形成逐渐缩小的阶梯型内导体（1），使内导体（1）的外壁形成阶梯型外壁，所述外腔体（4）内壁开设若干直径不一环形阻抗变换器（41），所述环形阻抗变换器（41）依次堆叠连通，所述环形阻抗变换器（41）自信号输入端至信号输出端连通形成逐渐缩小的阶梯孔，在内导体（1）外壁形成的阶梯型外壁与外腔体（4）内壁形成的阶梯孔的相互配合，使内导体（1）与外腔体（4）之间的间隙形成阶梯式空间，信号在第二射频接头（6）和输入同轴针（5）的相互配合下，多路信号进入内导体（1）与外腔体（4）之间的阶梯式空间内，并在内导体（1）的阶梯型外壁和外腔体（4）的阶梯孔的相互配合下，使进入阶梯式空间内的信号经过多次反射，实现同轴阻抗过渡，完成多路信号的合成。
8.根据权利要求7所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器的制作方法，其特征在于，步骤S3中输入同轴针（5）沿周向阵列分布在内导体（1）端部的外壁，使输入同轴针（5）分配的相位一致，并配合步骤S6中内导体（1）和外腔体（4）形成的阶梯式空间的同轴结构完成阻抗宽带匹配，减少了同轴线内导体的幅度，减少了阻抗变换带来的不连续性，能够同时实现C、 W、X三个频段的覆盖。
9.根据权利要求7所述的一种紧凑型同轴多路功率合成器的制作方法，其特征在于，步骤S6中，所述内导体（1）长度的计算方式与外腔体（4）长度的计算方式相同，所述内导体（1）的长度通过公式（1）计算得到，公式如下：阻抗变换器（11）
（1）；
式中：c为光速，为导体材料的介电常数，f 0 为中心频率，公式（1）中的中心频率f 0 通过公式（2）计算得到，
（2）；
通过公式（2）计算得到中心频率f 0 ，并将计算的中心频率f 0 带入公式（1）中，即可算出单节阻抗变换器（11）的长度，在完成单节阻抗变换器（11）的长度计算后，通过公式（3）计算得到阻抗变换器（11）的总个数m，外腔体（4）中开设的每节通孔（42）的长度计算方式与阻抗变换器（11）的长度计算方式相同，通孔（42）的总个数的计算方式与阻抗变换器（11）总个数的计算方式相同；
（3）；
式中：R为阻抗变换比，h max 为基于带内驻波的坐标变换待定系数，p为基于频率的坐标变换待定系数；
公式（3）中的h max 通过公式（4）计算得到；
（4）；
公式为最大允许驻波系数；
公式（3）中的p通过公式（5）计算得到；
（5）；
公式（5）中的λ max 为频带内最大波长，λ min 为频带内最小波长；依据公式（3）、（4）、（5）联立，即可计算出阻抗变换器（11）的总个数m，将算出的阻抗变换器（11）的总个数m带入公式（6）中，计算出每节阻抗变换器（11）的反射系数Γ；
（6），
公式（6）中：A为常数，Γ(θ)为θ频率对应的反射系数，当θ频率为零频率时，则θ=0，带入公式（6）中，得到公式（7），得到常数A的值；
（7）；
(8)；
公式（7）、（8）中：Z L 为零频率时阻抗变换器前段阻抗，Z 0 为零频率时每节阻抗变换器的特征阻抗；
通过公式（7）、（8）计算出常数A的值后，将得到的常数A的值带入公式（6）中，计算出每组阻抗变换器（11）的反射系数Γ，其中，反射系数Γ通过公式（9）计算得出，通过将常数A的值带入公式（8）中，计算出每组阻抗变换器（11）的特征阻抗Z 0 ；
(9)；
内导体与外腔体的同轴线采用主模为TEM模式，通过公式（9），得到特性阻抗Z 0 ，带入公式（10），计算得到内导体的每组阻抗变换器（11）的外径a和外腔体的每组环形阻抗变换器（41）的内径b；
（10）。
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