CN205282628U - 一种多路高隔离度超宽带波导径向合成器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多路高隔离度超宽带波导径向合成器，包括底盘和上盖，所述底盘的中心处凹陷形成有合成腔，所述合成腔的中心处设有阶梯同轴探针，所述底盘的顶面上形成有多路以所述阶梯同轴探针为中心并呈放射状布置的导波槽。本实用新型中的多路高隔离度超宽带波导径向合成器采用了磁耦合的方式进行同轴探针设计，并且使用矩形波导变换的方式使工作带宽拓宽。具有加工简单，合成效率高和较宽的工作带宽的特点，具有很高的工程应用价值。在较宽的带宽内有可观的合成效率，并且本实用新型中的多路高隔离度超宽带波导径向合成器具有片隔离板,增加径向端口的隔离度,各个径向端口间没有互相影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种波导径向合成器，具体涉及一种多路高隔离度超宽带波导径向合成器。
背景技术
在毫米波多路合成的应用中，主要有由3dB电桥构成的二进制树形合成和链式合成的形式。虽然使用3dB电桥的二进制合成在同等级数情况下比多级链式合成的效率稍高，但是树形合成需要大量3dB电桥，这让整个结构随着合成级数的增加体积和重量变得很大，加工和实现难度会增加，在毫米波频段中3dB电桥还是较为适合一两级合成。而多级链路合成随着级数增加效率更是要稍低于3dB电桥树形合成，在毫米波波段微带损耗大因为波导的损耗低的特点使得无论何种形式主要是使用波导进行合成的。链式合成在各个链路相位和幅度都不相同使得要获得最大的合成效率，各支路必须满足不同的相位和幅度条件，这使得各个支路的耦合度各不相同，使得多级链路合成的耦合探针加工繁复难度大,并且需要加入匹配膜片。
径向波导合成使用的是空间合成中的波导空间功率合成，其属于封闭空间功率合成。在微波频段高端和毫米波频段，由于受波导腔横截面尺寸的限制，难以放置多路放大器芯片，从而限制了更多的合成路数，同时拥挤的空间也给大功率放大器的散热带来困难，因此，波导内空间功率合成的规模受到工程实际情况的限制。鉴于在空间应用中固态放大器相比于行波管放大器的种种优势，波导内空间功率合成放大器早期是作为后者的替代技术而提出的，但是目前固态放大器芯片的效率普遍偏低，导致大功率的波导内空间功率合成放大器应用难度很大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提出一种损耗低、宽带宽并且加工简单的多路波导径向合成器。
本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种多路高隔离度超宽带波导径向合成器，包括底盘和上盖，所述底盘的中心处凹陷形成有合成腔，所述合成腔的中心处设有阶梯同轴探针，所述底盘的顶面上形成有多路以所述阶梯同轴探针为中心并呈放射状布置的导波槽，所述导波槽的一端在所述底盘的边缘处形成有缺口，所述导波槽的另一端连通到所述合成腔；
所述阶梯同轴探针是由第一柱形凸台、层叠在所述第一柱形凸台顶部的第二柱形凸台和竖直连接在所述第二柱形凸台顶面圆心处的内导体探针构成，所述第一柱形凸台和第二柱形凸台的轴心线相重合；
所述上盖的中心处设置有用于供所述内导体探针顶端伸出的通孔。
进一步的，所述第二柱形凸台的顶面开设有盲孔，所述内导体探针的底端焊接或通过导电胶胶接在所述盲孔中。
进一步的，每路所述导波槽均是由一对间隔布置的螺钉连接座和分别连接在所述螺钉连接座前端的一对隔离板围成，所述螺钉连接座和所述上盖均开设有位置相互对应的螺钉连接孔，所述底盘和上盖对合后通过螺钉固定。
进一步的，所述底盘和上盖均是由铝合金材料制成的十六边形的碟状体，所述多路导波槽为16路，所述内导体探针是由铜制成。
进一步的，所述上盖的顶面中心处凹陷形成有圆形凹槽。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型中的多路高隔离度超宽带波导径向合成器采用了磁耦合的方式进行同轴探针设计，并且使用矩形波导变换的方式使工作带宽拓宽。具有加工简单，合成效率高和较宽的工作带宽的特点，具有很高的工程应用价值。通过仿真分析，径向波导功率合成/分配结构在25.6GHz-34.9GHz的范围内回波损耗小于-20dB相对带宽达到30℅以上。并且拥有较高的合成效率，在工作带宽内的传输损耗在-9.06dB左右，在较宽的带宽内有可观的合成效率。
对超宽带毫米波径向波导功率合成/分配器进行加工并进行了无源测试，从测试结果的波形曲线可以看出，测试曲线与仿真曲线基本一致，因为加工装配精度和测试误差的影响，在高频段的带宽收到了影响有所减少，总体在25.7GHz-32.7GHz范围内的回波损耗小于-20dB，相对带宽达到了23％。合成端口到各个分配端口的传输损耗也在-9.1dB～-9.5dB以内，合成效率在84％以上，证明设计是切实可行的。
并且本实用新型中的多路高隔离度超宽带波导径向合成器具有片隔离板,增加径向端口的隔离度,各个径向端口间没有互相影响。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的多路高隔离度超宽带波导径向合成器作进一步说明。
图1是本实用新型中多路高隔离度超宽带波导径向合成器的结构示意图；
图2是图1中多路高隔离度超宽带波导径向合成器的结构爆炸图；
图3是上盖的结构示意图；
图4是底盘的结构示意图；
图5是阶梯同轴探针的结构示意图；
图6是波导变换示意图；
图7是反射系数图；
图8是传输系数图。
在上述附图中：底盘1、上盖2、合成腔3、第一柱形凸台4-1、第二柱形凸台4-2、内导体探针4-3、导波槽5、通孔6、圆形凹槽7、螺钉连接座8、螺钉连接孔9和隔离板围成10。
具体实施方式
实施例
根据图1-图5所示，本实用新型中的多路高隔离度超宽带波导径向合成器，为16路，包括底盘1和上盖2。
其中，底盘1的中心处凹陷形成有合成腔3，合成腔3的中心处设有阶梯同轴探针4。阶梯同轴探针4是由第一柱形凸台4-1、层叠在第一柱形凸台4-1顶部的第二柱形凸台4-2和竖直连接在第二柱形凸台4-2顶面圆心处的内导体探针4-3构成，第一柱形凸台4-1和第二柱形凸台4-2的轴心线相重合。可作为优选的是：第二柱形凸台4-2的顶面开设有盲孔，内导体探针4-3的底端焊接或通过导电胶胶接在盲孔中。
在底盘1的顶面上形成有多路以阶梯同轴探针4为中心并呈放射状布置的导波槽，导波槽5的一端在底盘1的边缘处形成有缺口，导波槽5的另一端连通到合成腔3。
上盖2的中心处设置有用于供内导体探针4-3顶端伸出的通孔6。内导体探针4-3的顶端伸出后用于连接K型连接器或其它连接器。为了便于连接器连接，可作为优选的是：上盖2的顶面中心处凹陷形成有圆形凹槽7。
为了便于上盖2与底盘1的连接，可作为优选的是：每路导波槽5均是由一对间隔布置的螺钉连接座8和分别连接在螺钉连接座8前端的一对隔离板围成10。螺钉连接座8和上盖2均开设有位置相互对应的螺钉连接孔9，底盘1和上盖2对合后通过螺钉固定。
可作为优选的是：底盘1和上盖2均是由铝合金材料制成的十六边形的碟状体，内导体探针4-3是由铜制成，当然也可以采用镀金的导体材料制成。
在本实用新型中的多路高隔离度超宽带波导径向合成器中，除了调节径向波导的半径使消除同轴激励产生的高次模和径向波导与矩形波导连接产生的高次模之外，如图6所示，还在中径向波导和矩形波导的连接处加入了高度相同宽度较宽的一段波导进行连接。这种结构改变了在矩形波导中的传输波长，在宽的波导段波长较长，传输较低的频段，适当的调节宽度和长度降低宽波导连接窄波导的模式变化的影响。并且更需要调节径向波导的半径使得径向波导与矩形波导连接所产生的高次模与同轴探针激励产生的高次模不会互相影响。其中第一级波导的宽度为a长度为b，而第二级波导采用标准BJ320波导，径向波导的半径为r。
这种设计使得带宽大为展宽，如图7所示，反射损耗在-20dB以下时达到9.26GHz，覆盖25.6GHz-34.9GHz，在-30dB以下时也达到了6.37GHz覆盖27.3GHz-33.6GHz。在Ka波段低频段拥有很宽的带宽，相对带宽达到30℅以上。
另外，作为功率合成/分配器的关注重点也就是插入损耗、合成效率，此设计在拥有较宽的带宽之外，其传输损耗也保持了较低的状态，在带宽范围内，合成端口到各个分配端口的传输系数平均在-9.06dB左右，如图8所示，根据公式
可以估算出在25.6GHz-34.9GHz中的合成效率约达到95℅以上，而在27.3GHz-33.6GHz内合成效率会稍高。优化完成后得到的最终参数下表所示：
本实用新型的不局限于上述实施例，本实用新型的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种多路高隔离度超宽带波导径向合成器，其特征在于：包括底盘和上盖，所述底盘的中心处凹陷形成有合成腔，所述合成腔的中心处设有阶梯同轴探针，所述底盘的顶面上形成有多路以所述阶梯同轴探针为中心并呈放射状布置的导波槽，所述导波槽的一端在所述底盘的边缘处形成有缺口，所述导波槽的另一端连通到所述合成腔；
所述阶梯同轴探针是由第一柱形凸台、层叠在所述第一柱形凸台顶部的第二柱形凸台和竖直连接在所述第二柱形凸台顶面圆心处的内导体探针构成，所述第一柱形凸台和第二柱形凸台的轴心线相重合；
所述上盖的中心处设置有用于供所述内导体探针顶端伸出的通孔。
2.根据权利要求1所述多路高隔离度超宽带波导径向合成器，其特征在于：所述第二柱形凸台的顶面开设有盲孔，所述内导体探针的底端焊接或通过导电胶胶接在所述盲孔中。
3.根据权利要求1所述多路高隔离度超宽带波导径向合成器，其特征在于：每路所述导波槽均是由一对间隔布置的螺钉连接座和分别连接在所述螺钉连接座前端的一对隔离板围成，所述螺钉连接座和所述上盖均开设有位置相互对应的螺钉连接孔，所述底盘和上盖对合后通过螺钉固定。
4.根据权利要求1所述多路高隔离度超宽带波导径向合成器，其特征在于：所述底盘和上盖均是由铝合金材料制成的十六边形的碟状体，所述多路导波槽为16路，所述内导体探针是由铜制成。
5.根据权利要求1所述多路高隔离度超宽带波导径向合成器，其特征在于：所述上盖的顶面中心处凹陷形成有圆形凹槽。
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