CN215771499U - 空间功率合成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空间功率合成技术领域，公开了一种空间功率合成器，其包括：分支波导耦合器；至少一个T型结，顶部与所述分支波导耦合器级联；和至少两个波导‑微带过渡结构，分别与所述T型结底部的两端级联。本实用新型具有结构简单、散热效果好、损耗低、隔离度好及各端口功率和相位一致性好等特点，使得功放具有更好的稳定性。

Description

空间功率合成器

技术领域

本实用新型涉及空间功率合成技术领域，特别是涉及一种空间功率合成器。

背景技术

近几年的雷达系统和通信系统的快速发展，对于高效的功率放大器的需求随之增多，大功率功放作为微波毫米波系统的一个关键部分，一直是微波毫米波技术研究的重要课题。传统的行波管功率放大器可提供较高的输出功率，但是工艺实现难；毫米波固态器件具有可靠性高、直流功耗低、尺寸小和重量轻等优点，但是目前输出大功率是一个难题。因此，采用功率合成技术使用小功率的MMIC单片作为单元电路得到大功率电平成为一个有效手段，基于波导的空间功率合成技术也应运而生。

空间功率合成放大器包含准光学空间功率合成放大器、开槽波导空间公开合成放大器和波导内空间功率合成放大器。空间功率合成放大器虽然解决了大功率输出的问题，但是也存在结构复杂、插损大、散热效果不好、装配困难等问题。

实用新型内容

基于上述原因，本实用新型实施例提供了一种空间功率合成器，解决现有技术中的空间功率合成放大器存在结构复杂、插损大、散热效果不好、装配困难的问题。

本实施例提供了一种空间功率合成器，包括：

分支波导耦合器；

至少一个T型结，顶部与所述分支波导耦合器级联；和

至少两个波导-微带过渡结构，分别与所述T型结底部的两端级联。

可选的，所述分支波导耦合器包括：主波导、副波导以及在所述主波导和所述副波导之间平行排列的至少三个分支波导膜片；其中，所述主波导与所述副波导平行排列。

可选的，所述分支波导耦合器的主波导与所述副波导为同一类型波导。

可选的，所述分支波导耦合器的主波导上的两个波导端口分别为所述分支波导耦合器的输入端口、直通端口；所述副波导与所述分支波导耦合器的主波导平行对应的端口分别为所述分支波导耦合器的隔离端口、耦合端口。

可选的，每个所述分支波导膜片的尺寸、结构均相同，且每个所述分支波导膜片之间的间隔相同。

可选的，每个所述T型结包括：主波导和两个侧臂。

可选的，每个所述T型结的主波导和所述两个侧臂为同一波导类型。

可选的，每个所述T型结的两个侧臂之间还包括：调节膜片。

可选的，所述分支波导耦合器包括：直通端和耦合端；

至少两个所述T型结的主波导中的一个与所述分支波导耦合器的直通端级联，另一个所述T型结的主波导与所述分支波导耦合器的耦合端级联。

可选的，所述波导-微带过渡结构包括：主波导、介质基板、平铺在所述介质基板上的铜皮以及所述介质基板上的空气腔；其中，所述波导-微带过渡结构中的主波导为T型结的侧臂；所述介质基板平行于所述主波导的电场方向且嵌入所述主波导中。

实用新型的有益效果

本实施例的空间功率合成器采用分支波导耦合器、T型结和波导－微带过渡相级联的方式，实现了一种基于分支波导耦合器和T型结的空间功率合成器，结构简单，方便加工和调试、散热效果好、损耗低、隔离度好及各端口功率和相位一致性好等特点，使得功放具有更好的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种空间功率合成器的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的另一种空间功率合成器的结构示意图。

具体实施方式

本领域技术人员应当知晓，本申请附图所示具体结构、尺寸、比例系用于说明本实用新型的实施方式，并非对本实用新型的权利要求范围的限定，权利要求的范围应以权利要求书为准。

下面，结合附图，对本实用新型的实施方式进行说明。

参见图1，为本实施例提供的空间功率合成器的一种结构示意图，下面结合图1，对空间功率合成器的结构进行说明。

本实用新型的空间功率合成器主要包括：分支波导耦合器A、至少一个T 型结B和至少两个波导-微带过度结构C；T型结B与所述分支波导耦合器A 级联，至少两个波导-微带过度结构C分别与T型结B底部的两端级联。

如图2，分支波导耦合器A包括四个端口，分别为输入端口A1、直通端口A2、隔离端口A4和耦合端口A3；T型结B为三端口网络，分别是输入端口B1，两个侧臂的输出口B2和B3；波导-微带过度结构C有两个端口，一个是波导的波导端口C1，另一个是微带线的输出口C2；输入端口B1与耦合端口A3级联，输出口B2或输出口B3与波导端口C1级联。

示例性的，如图1或2所示，本实施例的空间功率合成器可以包括一个分支波导耦合器A、两个T型结B和四个波导-微带过度结构C，其中两个T型结B的主输入端口分别级联于分支波导耦合器A的直通端口A2和耦合端口 A3，四个波导-微带过渡结构C的波导端口C1分别级联于两个T型结B的两个侧臂上。

上述实施例，空间功率合成器包括分支波导耦合器A、T型结B和波导- 微带过度结构C，分支波导耦合器A的两个输出端口的相位相差90°，两个输出端口有较高的隔离度，且输出端口回波损耗较小；多分支波导电桥(分支波导耦合器A)是一种很有用的功率分配/合成器，能实现功率等分或者非等分的功率分配，且具有宽频带特性，还可以通过增加波导分支的数目，在适当增加一些传输损耗的情况下，来增加带宽；波导T型结B是一种典型的无耗三端口网络，在其两输出端口之间加入一个调节部件，可使该网络作为合成器的两输入端的反射较小。

在一个实施例中，分支波导耦合器A可以包括：主波导a1、副波导a2以及在主波导a1和副波导a2之间平行排列的至少三个分支波导膜片；其中，主波导a1与副波导a2平行排列。

可选的，本实施例的分支波导耦合器A的主波导a1与副波导a2为同一类型波导。分支波导耦合器A的主波导a1上的两个波导端口分别为分支波导耦合器A的输入端口A1、直通端口A2；副波导a2与分支波导耦合器A的主波导a1平行对应的端口分别为分支波导耦合器A的隔离端口A4、耦合端口A3。

可选的，本实施例的每个所述分支波导膜片的尺寸、结构均相同，且每个所述分支波导膜片之间的间隔相。

示例性的，如图2所示，分支波导耦合器A可以包括第一分支波导膜片 a3、第二分支波膜片a4和第三分支波导膜片a5，第一分支波导膜片a3、第二分支波导膜片a4和第三分支波导膜片a5的结构、尺寸均一致，第一分支波导膜片a3和第三分支波导膜片a5距离第二分支波导膜片a4的距离一致。

本实施例可以通过调节至少三个分支波导膜片的尺寸、距离等，可以调节分支波导耦合器A的驻波，插入损耗和隔离度等；增减分支波导膜片的数量可以调节分支波导耦合的带宽和插损。

在一个实施例中，一个T型结B可以包括：主波导b1和两个侧臂b2和 b3。T型结B的主波导b1的端口为T型结B的输入口B1，两个侧臂b2和b3 的端口为T型结B的两个输出端口B2和B3，T型结B的主波导b1级联于分支波导耦合器A的直通端口A2和耦合端口A3。

可选的，本实施例的T型结B的两个侧臂之间还包括调节膜片b4。调节膜片b可用于调节T型结B的驻波，插入损耗和隔离度等。

可选的，本实施例的T型结B的主波导b1和两个侧臂为同一波导类型。

可选的，本实施例的T型结B的主波导b1分别与分支波导耦合器A的直通端口A2和耦合端口A3级联。

如附图2所示，b1是T型结B的主输入波导(主波导)，b2和b3分别是 T型结B的两个侧臂，b4是T型结B的耦合膜片(调节膜片)，B1是T型结 B的主输入端口，B2和B3是T型结B的两个侧臂的输出端口，T型结B的主输入端口B1与分支波导耦合器A的两个输入口级联，即T型结B的主输入端口B1分别级联于分支波导耦合器A的直通端口A2和耦合端口A3；其中，调节b4的尺寸，可调节T型结BB的驻波，插入损耗和隔离度。

在一个实施例中，一个波导-微带过度结构C可以包括：主波导c1、介质基板c2、平铺在所述介质基板c2上的铜皮c3以及所述介质基板c2上的空气腔c4；其中，所述波导-微带过度结构C中的主波导c1为T型结B的侧臂，所述介质基板c2平行于所述主波导c1的电场方向且嵌入所述主波导c1中。所述波导-微带过渡中主波导c1的端口为输入端口C1(波导端口)，微带线上的端口为输出端口C2(微带输出端口)，两个波导-微带过渡中的主波导c1 级联于T型结B的两个侧臂b2、b3。

本实施例可以通过调节介质基板c2嵌入的位置、铜皮c3的尺寸及空气腔 c4的尺寸，调节波导-微带过度结构C的驻波、插入损耗等。

基于本实施例的基于分支波导耦合器A和T型结B的空间功率合成器，对其直通端口到微带端口的S参数仿真，可知本实施例的通带是28～31GHz，插入损耗小于6.5dB，回波损耗小于18.92dB。

上述实施例的空间功率合成器，包括分支波导耦合器A、T型结B和波导 -微带过度结构C，其中分支波导耦合器A包括平行排列的主波导和副波导，主波导和副波导中间并行排列至少三个分支波导膜片；T型结B包括一个主输入波导和两个侧臂，两个侧臂之间有一个调节膜片；波导-微带过度结构C包括波导腔体，嵌入在波导腔体内的基板、平铺在基片上的铜皮和介质基板上的空气腔。本实用新型的一种基于分支波导耦合器A和T型结B的空间功率合成器具有结构简单、散热效果好、损耗低、隔离度好及各端口功率和相位一致性好等特点，使得功放具有更好的稳定性。

此外，本实用新型的特征和益处通过参考示例性实施例进行说明。相应地，本实用新型明确地不应局限于这些说明一些可能的非限制性特征的组合的示例性的实施例，这些特征可单独或者以特征的其它组合的形式存在。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种空间功率合成器，其特征在于，包括：

分支波导耦合器；

至少一个T型结，顶部与所述分支波导耦合器级联；和

至少两个波导-微带过渡结构，分别与所述T型结底部的两端级联。

2.根据权利要求1所述的空间功率合成器，其特征在于，所述分支波导耦合器包括：主波导、副波导以及在所述主波导和所述副波导之间平行排列的至少三个分支波导膜片；其中，所述主波导与所述副波导平行排列。

3.根据权利要求2所述的空间功率合成器，其特征在于，所述分支波导耦合器的主波导与所述副波导为同一类型波导。

4.根据权利要求2所述的空间功率合成器，其特征在于，所述分支波导耦合器的主波导上的两个波导端口分别为所述分支波导耦合器的输入端口、直通端口；所述副波导与所述分支波导耦合器的主波导平行对应的端口分别为所述分支波导耦合器的隔离端口、耦合端口。

5.根据权利要求2所述的空间功率合成器，其特征在于，每个所述分支波导膜片的尺寸、结构均相同，且每个所述分支波导膜片之间的间隔相同。

6.根据权利要求1所述的空间功率合成器，其特征在于，每个所述T型结包括：主波导和两个侧臂。

7.根据权利要求6所述的空间功率合成器，其特征在于，每个所述T型结的主波导和所述两个侧臂为同一波导类型。

8.根据权利要求6所述的空间功率合成器，其特征在于，每个所述T型结的两个侧臂之间还包括：调节膜片。

9.根据权利要求6所述的空间功率合成器，其特征在于，所述分支波导耦合器包括：直通端和耦合端；

至少两个所述T型结的主波导中的一个与所述分支波导耦合器的直通端级联，另一个所述T型结的主波导与所述分支波导耦合器的耦合端级联。

10.根据权利要求1所述的空间功率合成器，其特征在于，所述波导-微带过渡结构包括：主波导、介质基板、平铺在所述介质基板上的铜皮以及所述介质基板上的空气腔；其中，所述波导-微带过渡结构中的主波导为T型结的侧臂；所述介质基板平行于所述主波导的电场方向且嵌入所述主波导中。

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