ES2423183T3 - Dispositivo de ampliación de la potencia radial con compensación de dispersión de fase de los canales de amplificación - Google Patents

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ES2423183T3
ES2423183T3 ES08862057T ES08862057T ES2423183T3 ES 2423183 T3 ES2423183 T3 ES 2423183T3 ES 08862057 T ES08862057 T ES 08862057T ES 08862057 T ES08862057 T ES 08862057T ES 2423183 T3 ES2423183 T3 ES 2423183T3
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Jean-Philippe Fraysse
Jean-Michel Denoual
Alain Peden
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Abstract

Sistema de combinación de potencia radial con compensación de la dispersión de fase en el campo de lashiperfrecuencias que comprende: - una primera guía de onda (10) radial, denominada divisor radial, que tiene una entrada en su centro y unaserie de salidas en la periferia, siendo cada una de las salidas una guía de onda (16) metálica, permitiendo laprimera guía de onda (10) radial dividir una señal de entrada en varias señales de salida; - una segunda guía de onda (10') radial, denominada combinador radial, superpuesta al divisor (10) radial,que tiene una salida en su centro y una serie de entradas en la periferia, siendo cada una de las entradas unaguía de onda (16) metálica, permitiendo la segunda guía de onda (10') radial combinar una serie de señales deentrada en una señal de salida; - una primera transición (11) de entrada que emite una primera señal en el divisor (10) radial; - una segunda transición (11') de salida que capta la primera señal amplificada hacia la salida del combinadorradial; - una serie de canales (15) de amplificación, que comprende cada uno: o una tercera transición (22) de entrada adecuada para cooperar con una de las guías de onda (16)metálicas del divisor (10) radial y; o una cuarta transición (23) de salida adecuada para cooperar con una de las guías de onda (16') metálicasdel combinador (10') radial; y o al menos un amplificador (24) solidario de la tercera y cuarta transición (22, 23); caracterizado porque el sistema comprende unos medios (29) de regulación del posicionamiento de al menos uncanal (15) de amplificación en las guías de onda (16, 16') metálicas.

Description

Dispositivo de ampliación de la potencia radial con compensación de dispersión de fase de los canales de amplificación
La presente invención se refiere al campo de los amplificadores de hiperfrecuencias con semiconductores y más particularmente a los sistemas de combinación de potencia. Entre las distintas técnicas de combinaciones, el campo de la invención se sitúa dentro de los sistemas de combinaciones de potencia radiales.
Al disminuir la potencia de salida de los elementos semiconductores con el aumento de la frecuencia de funcionamiento, es necesario combinar varios amplificadores semiconductores elementales para alcanzar las potencias de salida requeridas para ciertas aplicaciones tales como por ejemplo, los emisores de telemetría de los instrumentos de alta velocidad de los satélites.
Hoy en día, los sistemas de combinación de potencia utilizados en el ámbito espacial no están adaptados para combinar realmente con eficacia más de 4 amplificadores elementales para frecuencias de ondas milimétricas. Una consecuencia de esta limitación a veces lleva a diseñar componentes de semiconductores favoreciendo la potencia de salida en detrimento del rendimiento en potencia añadida y de la criticidad de los diseños.
Además, estas combinaciones a veces son insuficientes y limitantes para obtener las potencias de salida de los SSPA, por sus siglas en inglés "Solid State Power Amplifier" (Amplificadores de Potencia de Estado Sólido), necesarias para satisfacer las necesidades reales de las aplicaciones.
Los sistemas de combinación de potencia comprenden en general un divisor, un amplificador y un combinador que permiten, a partir de una señal de entrada, suministrar una señal de salida amplificada. Estos sistemas en general comprenden unas transiciones que permiten cambiar de estructuras de propagación tales como por ejemplo de una estructura planar hacia una guía de onda rectangular o una guía de onda coaxial.
Hoy en día, las principales tecnologías de combinaciones de potencia se agrupan de acuerdo con una primera categoría de combinación de potencia denominada arborescente, una segunda categoría de combinación de potencia denominada espacial y una tercera categoría de combinación de potencia denominada radial.
Las técnicas de combinación arborescentes planares permiten combinar eficazmente dos o cuatro amplificadores. No obstante, estas técnicas no están adaptadas para combinar un gran número de amplificadores ya que el aumento del número de etapas de combinación y alargamiento de las líneas de unión entre los sumadores del combinador conllevan una degradación muy sustancial de la señal por las pérdidas de combinación.
Con el fin de minimizar estas pérdidas de combinación, pueden usarse unas guías de onda metálicas en lugar de las líneas de propagación planares. En el caso de esta figura, resulta por lo tanto necesario incorporar entre el combinador y los amplificadores elementales unas transiciones con el fin de garantizar la propagación de las señales entre las líneas planares de los amplificadores elementales y las guías de onda metálicas del combinador. La incorporación de estas transiciones y sobre todo el tamaño de las guías de onda metálicas utilizadas conlleva un gran volumen en este tipo de combinador. Por lo tanto no está adaptado para combinar un gran número de amplificadores.
Las combinaciones arborescentes tales como las representadas en la figura 1 comprenden en general un divisor 1 que permite dividir una señal 5 de entrada en diferentes canales 2 de amplificación. Las diferentes señales amplificadas que salen de los canales de amplificación pueden propagarse y combinarse en diferentes pasos de sumador binario en guía de onda 4, 4', 4" rectangular a partir de una transición 3. Una señal 6 amplificada y combinada puede entonces tratarse aguas abajo.
Las técnicas de combinaciones espaciales tales como la solución desarrollada en la patente US5736908 se caracterizan porque el dispositivo de amplificación comprende varios canales de amplificación, generalmente en forma de mesetas que se superponen. La señal de entrada se reparte sobre los canales de amplificación gracias a la distribución espacial de la energía de la señal y se recombina a la salida, una vez amplificada siguiendo el mismo principio. Estas técnicas presentan varios inconvenientes.
El primer inconveniente es el resultado de una combinación de numerosos amplificadores con esta técnica. Es entonces necesario incorporar unos dispositivos suplementarios para poder excitar y combinar uniformemente todos los canales de amplificación. Dado que estos dispositivos suplementarios añaden pérdidas, la eficacia de combinación de este tipo de combinador se degrada.
Un segundo inconveniente es la dificultad para obtener una evacuación eficaz de la potencia disipada por los diferentes canales de amplificación superpuestos. Lo cual tiene como consecuencia, con este tipo de técnica de combinación, cuando se combinan numerosos amplificadores, que sea difícil cumplir las restricciones impuestas por
el campo espacial sobre las temperaturas máximas de unión de los componentes a los semiconductores, no debiendo ser superadas.
Por último, un inconveniente es la dependencia relativa de los canales de amplificación, si se produjera una avería en uno de los canales de amplificación, esta podría perturbar mucho el funcionamiento general del dispositivo de amplificación.
Las técnicas de combinaciones radiales tales como las soluciones propuestas en las patentes US4700145, US4641106 y US4931747 se caracterizan porque el dispositivo de amplificación comprende varios canales de amplificación, conectándose cada uno a los extremos de dos guías de onda radiales, situándose los extremos entre el divisor y el combinador, estando las dos guías de onda radiales superpuestas. Esta conexión permite amplificar una primera señal procedente de uno de los accesos de la primera guía de onda radial y reinyectarla en uno de los accesos de la segunda guía de onda radial de manera que se recombine con las otras señales procedentes de otros accesos de la guía de onda radial del combinador.
Estas técnicas presentan numerosas ventajas, concretamente el volumen reducido del dispositivo de amplificación con respecto a una técnica de combinación de estructura arborescente con unas guías de onda rectangulares. Además, otra ventaja es la posibilidad de mejorar el control de la disminución de la potencia de salida inducida por la avería de uno o más canales de amplificación, al mejorar el aislamiento entre los canales de amplificación gracias a unos materiales absorbentes o unos medios disipadores colocados a la altura de las paredes de las guías de onda radiales.
Además, los dispositivos de amplificación radiales permiten combinar varios amplificadores elementales en una sola etapa. Las pérdidas de combinación quedan por lo tanto reducidas con respecto a las técnicas de combinación arborescentes.
En cambio, una limitación actual de estas soluciones deriva del hecho que no existe ningún sistema simple y eficaz para compensar la dispersión de fase de los diferentes canales de amplificación combinados durante la recombinación de la señal de salida. Este inconveniente requiere que se efectúe una selección de los canales de amplificación sobre la fase del coeficiente de transmisión o necesidad de incorporar unos desfasadores variables sobre los canales de amplificación para compensar la dispersión de fase de los canales de amplificación. Resulta complejo aplicar esta última solución, es voluminosa, introduce nuevas pérdidas y eventualmente consume potencia adicional.
Un objeto de la invención es el de paliar los inconvenientes mencionados anteriormente.
La invención propone un dispositivo de amplificación radial que comprenda unos medios de regulación del posicionamiento de los canales de amplificación de manera que se pueda ajustar el desfase de los diferentes canales, lo que permite combinar una señal de salida en fase.
Ventajosamente, el sistema de combinación de potencia radial con compensación de dispersión de fase en el campo de las hiperfrecuencias comprende:
■
una primera guía de onda radial, denominada divisor radial, que tiene una entrada en su centro y una serie de salidas en la periferia, siendo cada una de las salidas una guía de onda metálica, permitiendo la primera guía de onda radial dividir una señal de entrada en varias señales de salida;
■
una segunda guía de onda radial, denominada combinador radial, superpuesta al divisor radial, que tiene una salida en su centro y una serie de entradas en la periferia, siendo cada una de las entradas una guía de onda metálica, permitiendo la segunda guía de onda radial combinar una serie de señales de entrada en una señal de salida;
■
una primera transición de entrada que emite una primera señal en el divisor radial;
■
una segunda transición de salida que capta la primera señal amplificada hacia la salida del combinador radial;
■
una serie de canales de amplificación, que comprende cada uno:
o una tercera transición de entrada adecuada para cooperar con una de las guías de onda metálicas del divisor radial; y
o una cuarta transición de salida adecuada para cooperar con una de las guías de onda metálicas del combinador radial; y
o al menos un amplificador solidario de la tercera y cuarta transición.
Ventajosamente, el sistema comprende unos medios (29) de regulación del posicionamiento de al menos un canal de amplificación en las guías de onda metálicas.
Ventajosamente, los medios de regulación comprenden un juego de calas.
Ventajosamente, cada canal de amplificación comprende unos medios de fijación que permiten fijar cada canal de amplificación al combinador y al divisor con una cala.
Ventajosamente, el juego de calas contribuye a la transferencia térmica entre los canales de amplificación y las 5 guías de onda radiales.
Ventajosamente, unos protectores revisten los canales de amplificación y favorecen los intercambios térmicos entre los amplificadores y el exterior del sistema.
10 Ventajosamente, las guías de onda metálicas de las salidas del divisor y de las entradas del combinador son rectas de manera que la conexión de los canales de amplificación se realice en el eje radial.
Ventajosamente, las guías de onda metálicas de las salidas del divisor y de las entradas del combinador están acodadas de manera que la conexión de los canales de amplificación se realice perpendicularmente al eje radial.
15 Ventajosamente, el divisor radial y el combinador radial comprenden unos materiales absorbentes o unos medios disipadores que garantizan el aislamiento entre los canales.
Ventajosamente, las guías de onda metálicas en la periferia de las dos guías de ondas radiales son unas guías de 20 onda rectangulares.
Ventajosamente, la entrada del divisor y/o la salida del combinador son unas guías de onda cilíndricas.
Ventajosamente, la entrada del divisor y/o la salida del combinador son unas guías de onda coaxiales.
25 Ventajosamente, al menos una transición comprende un alma central en contacto con la parte inferior de una guía de onda radial.
Ventajosamente, al menos un acceso de una guía de onda coaxial centrada sobre la guía de onda radial tiene por
30 objeto recibir un conector (28) coaxial, un anillo de centrado, un alma central y este acceso se prolonga en parte dentro de la guía de onda radial por un conductor (101) exterior con forma de cono directamente mecanizado en la cubierta superior.
Ventajosamente, la transición entre el modo de propagación en la guía de onda rectangular y el modo de 35 propagación en microcinta comprende:
■
unas metalizaciones cuyo perfil es cosenoidal con una pendiente nula en el extremo de la transición del lado de la guía de onda rectangular; y
■
un substrato recortado de acuerdo con el perfil cosenoidal de las metalizaciones de manera que se minimice el coeficiente de reflexión de la transición.
40 Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la ayuda de la siguiente descripción, que se proporciona con respecto a los dibujos adjuntos que representan:
•
la figura 1: es un dispositivo de amplificación de estructura arborescente de acuerdo con la técnica anterior;
•
la figura 2A: es una representación de un dispositivo de amplificación radial;
45 • la figura 2B: es una representación de un dispositivo de amplificación radial que comprende un juego de calas.
• la figura 2C: es una representación de un dispositivo de amplificación radial acodado que comprende un juego de calas.
• la figura 3A: es una vista desde abajo de un dispositivo de amplificación radial de acuerdo con la invención; 50 • la figura 3B: es una vista en corte de sección del dispositivo de amplificación radial de la figura 3A;
•
la figura 4A: es una primera variante de realización del canal de amplificación y de los medios de regulación del posicionamiento;
•
la figura 4B: es una segunda variante de realización del canal de amplificación y de los medios de regulación del posicionamiento;
55 • la figura 4C: es una tercera variante de realización del canal de amplificación y de los medios de regulación del posicionamiento;
• la figura 5A: es una vista en sección de un ejemplo de transición entre una guía de onda coaxial y una guía de onda radial;
• la figura 5B: es una vista en sección y una vista desde abajo de un modo de realización de una transición 60 entre una guía de onda coaxial y una guía de onda radial;
•
las figuras 6A y 6B: son un modo de realización de una transición entre una guía de onda rectangular y una línea microcinta;
•
la figura 6C: es un modo de realización de una transición que comprende varios circuitos para realizar una
transición entre una guía de onda rectangular y unas líneas microcinta. 65
En la descripción que viene a continuación, se denomina "transición" a todo dispositivo que permita el paso de una onda electromagnética de una estructura de propagación hacia otra con el mínimo de pérdidas de transmisión, como por ejemplo, una línea coaxial hacia una guía de onda radial, o una guía de onda rectangular hacia una o varias líneas planares de tipo microcinta, coplanaria, ranura o cualquier otro soporte.
Las figuras 2A y 2B ilustran una representación en forma de bloques en un corte, respectivamente de un dispositivo de la técnica anterior y de un dispositivo de amplificación de acuerdo con la invención.
El dispositivo comprende un divisor que comprende una primera guía de onda 10 radial en la que una señal de entrada penetra mediante una transición 11, la transición 11 que asegura la propagación de la señal entre un acceso 28, de tipo guía de onda coaxial, guía de onda cilíndrica o guía de onda rectangular, por ejemplo, y la guía de onda 10 radial.
El divisor del dispositivo de amplificación comprende, en el ejemplo de la figura 2B, una guía de onda 10 radial con unos accesos en las guías de onda 16 rectangulares en la periferia. Las señales divididas se propagan por cada una de las guías de onda 16 rectangulares para alcanzar las transiciones de entrada de los canales 15 de amplificación enchufados o conectados de acuerdo con los modos de realización en las guías de onda rectangulares para fijarse a estas. Los canales 15 de amplificación permiten captar las señales procedentes de las guías de onda 16 rectangulares, amplificarlas gracias a un amplificador 24, y emitirlas en unas guías de onda 16' rectangulares con el fin de que las señales se recombinen entre sí en el combinador 10'. Las señales combinadas se transmiten hacia el exterior del dispositivo mediante una transición 11' que garantiza la propagación de la señal entre la guía de onda 10' radial y un segundo acceso 28', de tipo guía de onda coaxial, guía de onda cilíndrica o guía de onda rectangular por ejemplo.
Los canales 15 de amplificación pueden enchufarse o fijarse mediante un dispositivo de fijación a las guías de onda 16 y 16' rectangulares en el sentido 17 que se indica en la figura 3A.
Por ejemplo, se pueden incorporar unas calas 29, tal y como se ilustra en la figura 2B, entre los canales 15 de amplificación y las guías de onda 16, 16' rectangulares. Ventajosamente, estas pueden tener diferentes espesores, de acuerdo con los canales de las guías de onda 16, 16' rectangulares para adaptarse al desfase propio de cada canal 15 de amplificación.
En otro modo de realización representado en la figura 2C, las guías de onda 16, 16' rectangulares pueden estar acodadas, por ejemplo a 90° de manera que la dirección de conexión de los canales 15 de amplificación se efectúan de acuerdo con la dirección de los ejes de las transiciones 11, 11'.
En el resto del documento, se denominará canal de amplificación, a un canal que comprenda al menos una transición de emisión, una transición de recepción y al menos un amplificador.
La invención se aplica de forma más genérica, más allá del modo de realización descrito, a unos accesos en guías de onda metálicas en la periferia de la guía de onda radial.
La figura 3A representa una vista desde abajo de un dispositivo de acuerdo con la invención, que comprende un divisor que comprende una primera guía de onda 10 radial por la que una señal de entrada penetra mediante una transición 11 (no representada en esta figura) que garantiza la transmisión de una señal procedente de un acceso
28.
El divisor del dispositivo de amplificación comprende, en el ejemplo de la figura 3A, una guía de onda 10 radial con unos accesos en las guías de onda 16 rectangulares en la periferia. En este modo de realización, el dispositivo, de acuerdo con la invención dispone de ocho guías de onda rectangulares dispuestas simétricamente en la periferia de la guía de onda 10 radial. Las señales divididas se propagan en cada una de las guías de onda rectangulares para alcanzar las transiciones de entrada de los canales 15 de amplificación enchufadas y conectadas en las guías de onda rectangulares.
El dispositivo de amplificación de acuerdo con la invención permite disponer de medios 29 de regulación de la posición de cada una de las transiciones en las guías de onda 16 rectangulares. Estos medios 29 de regulación en el modo de realización representado en la figura 3A son unos juegos de calas que pueden realizarse mediante unas guías de onda 29 rectangulares de adaptación.
Ventajosamente, la parte 14 que forma un ángulo en la intersección de dos guías de onda 16 rectangulares permite que las señales se repartan íntegramente por los diferentes accesos en guías de onda metálicas.
El dispositivo de acuerdo con la invención, comprende un combinador superpuesto al divisor que comprende una guía de onda radial con unos accesos en las guías de onda rectangulares, pero no está representado en la vista desde abajo de la figura 3A.
La figura 3B representa el dispositivo de amplificación de la figura 3A en el plano de corte según el eje 21. Este último comprende dos guías de onda 10, 10' radiales superpuestas, que cooperan respectivamente con unas guías de onda 16 y 16' rectangulares dispuestas en la periferia.
5 Una transición 11 emite la señal procedente del acceso 28 dentro de la guía de onda 10 radial. El acceso 28 puede ser una guía de onda cilíndrica, una guía de onda coaxial o bien una guía de onda rectangular, de acuerdo con los modos de realización de la invención. La geometría de la guía de onda 10 radial y la de las guías de onda 16 rectangulares permite repartir la señal emitida dentro de cada una de las guías de onda 16 rectangulares.
10 El dispositivo también comprende canales 15 de amplificación que se enchufan o conectan y fijan con la ayuda de medios de fijación dependiendo de los modos de realización. Cada uno de los canales 15 de amplificación comprende una transición de recepción 22 que garantiza la propagación de la señal de una guía de onda rectangular en una línea de propagación planar, de tipo microcinta, por ejemplo. Además, cada canal 15 de amplificación
15 comprende al menos un amplificador 24 y una transición de emisión 23 de la señal amplificada. Al igual que la transición de recepción, la transición de emisión 23 puede ser una simple transición de una línea de propagación planar, de tipo microcinta, por ejemplo, dentro de una guía de onda rectangular.
El combinador comprende una guía de onda 10' radial, que puede denominarse combinador radial, con unos
20 accesos en guías de onda rectangulares en la periferia. La guía de onda 10' radial recibe cada señal procedente de cada canal 15 de amplificación que se propaga mediante guías de onda 16' rectangulares. La guía de onda 10' radial permite transmitir las señales de salida combinadas al acceso 28' a través de la transición 11'.
La principal ventaja de la solución de la invención es que permite ajustar las fases de las diferentes señales
25 procedentes de las guías de onda 16' rectangulares que se recombinan en la guía de onda 10' radial. Esta regulación se efectúa con la ayuda de medios de regulación del hundimiento de los canales 15 de amplificación en las guías de onda 16 y 16' rectangulares.
En una variante de realización, estos medios pueden ser unas calas 29 de empuje que cooperan con las guías de
30 onda 16 y 16' rectangulares en forma de guía de onda de adaptación rectangular, tal y como se representa en la figura 4C.
Las calas pueden seleccionarse en función del desfase introducido por los canales 15 de amplificación.
35 Otra ventaja es la de poder probar los canales 15 de amplificación por separado en dos guías de onda rectangulares superpuestas de manera que se puedan conocer sus características antes de montarlos en el dispositivo de amplificación.
La medida del desfase introducido por los canales de amplificación permite determinar el posicionamiento de cada
40 canal de amplificación en las guías de onda 16, 16' rectangulares de manera que todas los canales de amplificación se recombinen en fase.
Ventajosamente, un protector 26 puede revestir el canal de amplificación así como unos medios 25 fijación representados mediante un tope en la figura 3B.
45 Ventajosamente, los amplificadores 24 pueden estar en contacto con el protector 26 para favorecer los intercambios térmicos entre los amplificadores y el exterior del sistema.
El dispositivo de acuerdo con la invención, en otros modos de realización, permite aumentar el número de 50 amplificadores combinados. Se pueden emplear tres soluciones simultánea o independientemente.
La primera solución consiste en aumentar el número de accesos en guías de onda rectangulares. La segunda solución consiste en aumentar el número de amplificadores por canal de amplificación. Por último, una tercera solución consiste en aumentar el número de canales de amplificación que pueden enchufarse en cada guía de onda
55 rectangular.
El dispositivo de acuerdo con la invención, propone mejorar el aislamiento entre los canales del combinador y del divisor colocando, ventajosamente dentro del combinador y del divisor unos materiales absorbentes o unos medios disipadores, tales como los que se describen por ejemplo, en la patente US4263568. Esta mejora permite que los
60 canales de amplificación se independicen más.
Las ventajas del dispositivo de acuerdo con la invención y en concreto del modo de realización expuesto, son que presentan una escasa dispersión de fase de las partes pasivas, que introduce escasas pérdidas de combinación y que permite unos rangos de utilización que pueden abarcar desde bandas centimétricas hasta bandas milimétricas.
Además, ciertas ventajas residen en el hecho de que los canales de amplificación puedan desmontarse fácilmente, que puedan comprender a la vez un amplificador y unas transiciones y por último que puedan caracterizarse fácilmente, concretamente por el parámetro intrínseco del desfase que introduce el canal de amplificación.
Por otra parte, la compacidad del dispositivo permite realizar un ensamblado poco voluminoso a la vez que mantiene una gestión eficaz de las limitaciones térmicas.
Las figuras 4A, 4B y 4C ilustran unas variantes de realización, en concreto del canal 15 de amplificación que permite integrar el amplificador 24 y realizar las transiciones de emisión y de recepción mediante líneas metálicas sobre un substrato 50. Los canales 15 de amplificación pueden conectarse a las guías de onda 16, 16' tal y como se ilustra en la figura 4A y 4B o enchufarse en las guías de onda rectangulares como se ilustra en la figura 4C.
En estas variantes de realización, los juegos de calas 29 pueden ser unas simples calas de empuje tal y como se ilustra en la figura 4C o bien unas guías de onda rectangulares de adaptación como las que se representan en la figura 4A.
En un caso privilegiado de realización, estos juegos de calas permiten un intercambio térmico eficaz entre los canales de amplificación y los accesos de las guías de onda radiales adecuados para disipar el calor sobre una gran superficie. Además, el posicionamiento de los canales de amplificación en la periferia de la estructura permite prever también una evacuación de la potencia disipada por la periferia.
La figura 4A ilustra la utilización ventajosa del protector (26) para favorecer el intercambio térmico (30) entre el amplificador y el exterior del sistema.
La figura 5A ilustra una vista en sección de un ejemplo de transición 11 entre un acceso 28 coaxial, también denominado conector coaxial, y una guía de onda 10 radial.
La figura 5B es un ejemplo de realización de una transición tal como la de la figura 5A.
La transición entre el acceso coaxial y la guía de onda radial se compone de dos partes metálicas: una cubierta 100 superior y un cubierta 103 inferior que forman una guía de onda 10 radial. La guía de onda coaxial centrada sobre la estructura radial se prolonga en parte dentro de la guía de onda 10 radial por un conductor 101 exterior, con forma de cono directamente mecanizado en la cubierta 100 superior. La guía de onda coaxial así constituida tiene las mismas medidas interiores que las del conector 28 coaxial, fijado sobre la cubierta 100 superior. El alma 110 central del conector coaxial prolongado se realiza con una varilla 112 metálica que se introduce, por un lado, en la parte 110, denominada hembra, del conector 28 coaxial y, por otro lado en un receptáculo 102 previsto en la cubierta 103 inferior de la guía de onda 10 radial. El diámetro de la varilla 112 metálica también debe ser el mismo que el del alma 110 del conector 28. Por lo tanto no se produce ningún cambio en las medidas de la parte coaxial durante el paso del conector 28 a la guía de onda coaxial prolongada en la guía de onda 10 radial. Mantener una continuidad en las medidas permite garantizar unos rendimientos óptimos en cuanto a adaptación de la transición.
El posicionamiento con precisión del alma en el centro de la estructura viene garantizado, por un lado, por su receptáculo 102 en la cubierta 103 inferior y por otro lado, por un anillo 111 dieléctrico insertado en el interior del cono 101. No obstante, en el caso en el que este anillo esté constituido por un dieléctrico cuya permitividad sea diferente a la del aire, el vacío o el material contenido en la transición, pueden introducirse discontinuidades en el diámetro del conductor exterior y/o el diámetro del alma central de la guía de onda coaxial para compensar esta diferencia de permitividad.
El mantenimiento de una presión vertical suficiente sobre la varilla 112 metálica, también denominada alma, para la inserción en la parte 110 hembra del conector 28 puede realizarse insertando un muelle o un material compresible en el orificio 102 de la cubierta 103 inferior.
Esta transición ilustrada en la figura 5B permite:
■
simplificar el mecanizado del alma central y mejorar la precisión de las medidas geométricas, permite por lo tanto reducir la falta de adaptación durante el paso de la onda del conector por la estructura; ■ obtener una buena adaptación sobre una banda ancha de frecuencias gracias a la adaptación progresiva realizada por el cono 101 mecanizado en la cubierta 100 superior;
■
paliar las limitaciones vinculadas con el maquinado de un perfil con una forma compleja sobre el conductor exterior del coaxial gracias a la utilización de un cono en línea recta;
■
la obtención de una simetría de revolución perfecta gracias a los diferentes sistemas de posicionamiento del alma central y del conector 110;
■
realizar una transición de un coaxial hacia una guía de onda radial de cualquier altura volviendo a optimizar las dos medidas geométricas del cono, es decir la altura y la anchura de la base;
■
la obtención de una buena estabilidad de la potencia del dispositivo, al estar alma central del coaxial en contacto con el fondo de la estructura (la cubierta 103 inferior).
La incorporación de esta transición en el divisor y/o el combinador permite:
■
paliar las limitaciones vinculadas con el mecanizado, al estar las guías de onda mecanizadas en la cubierta 103 inferior y el cono 101 en la parte 100 superior;
■
realizar, con una transición de volumen reducido del cono 101, la adaptación entre un coaxial y una guía de onda radial cuya altura corresponde a la altura de las guías de onda rectangulares presentes en la periferia de la estructura.
Los canales de amplificación del dispositivo de acuerdo con la invención permiten amplificar una señal captada por unas transiciones 22 y reinyectarlas después de la amplificación en las guías de onda 16 rectangulares mediante transiciones 23. Estas transiciones presentan unas características ventajosas en el dispositivo de acuerdo con la invención y pueden realizarse, por ejemplo, de acuerdo con las figuras 6A y 6B.
La transición de la guía de onda rectangular 16 hacia una línea microcinta 64, que se representa en las figuras 6A y 6B desde diferentes vistas, consta de circuitos colocados en el interior de una guía de onda rectangular y paralelamente a la propagación del campo eléctrico del modo dominante. El soporte de este circuito es un substrato 61 de cualquier permitividad sobre el que se graban, a un lado y a otro, un plano 60 metálico y una línea 63 metálica. El plano 60 metálico se traza con forma de coseno de pendiente nula en el extremo de la transición 22 del lado de la guía de onda 16 rectangular. La altura del coseno corresponde a la altura de la guía de onda 16 rectangular y su longitud se determina por optimización. La línea 63 metálica trazada sobre la otra cara también comprende a su vez una parte cosenoidal. La longitud de esta última parte también se determina por optimización. Los parámetros, en concreto el "periodo" y la "altura", que se utilizan para trazar los cosenos del plano 60 metálico y de la línea 63 metálica son los mismos. El segmento 62 que une la línea microcinta 64 a la parte alta de la transición 22 se traza en línea recta aunque puede realizarse con forma de arco, cosenoidal u otra. La posición de la línea así como los valores geométricos de este segmento 62 se determinarán por optimización. El recorte del substrato 61 se realiza siguiendo los perfiles cosenoidales de la línea y del plano 60 metálico, lo más cerca posible de las metalizaciones.
En un modo de realización que comprende varios circuitos, las transiciones pueden colocarse paralelamente las unas a las otras en una guía de onda rectangular para realizar una transición de una guía de onda 16 hacia varias líneas microcinta.
La figura 6C representa el caso de una transición de tres líneas microcinta hacia una guía de onda rectangular compuesta por tres circuitos 220, 221 y 222 situados en paralelo.
Este tipo de transición permite:
■
pasar directamente del modo de propagación en la guía de onda rectangular a un modo de propagación de tipo microcinta;
■
minimizar las pérdidas por la supresión de una transición intermedia y así poder reducir la complejidad en la realización; ■ obtener un volumen reducido gracias a la utilización de perfiles cosenoidales en la línea y el plano metálico que tienen una pendiente nula en el extremo de la transición del lado de la guía de onda rectangular; ■ obtener una banda ancha pasante así como un buen nivel de adaptación; ■ obtener un coeficiente de reflexión muy reducido en la entrada de la estructura, visto desde la guía de onda rectangular, incluso cuando hay varios circuitos presentes en la guía de onda.
La incorporación de esta estructura en el combinador completo permite:
■
reducir su volumen;
■
maximizar sus rendimientos.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Sistema de combinación de potencia radial con compensación de la dispersión de fase en el campo de las hiperfrecuencias que comprende:
    ■
    una primera guía de onda (10) radial, denominada divisor radial, que tiene una entrada en su centro y una serie de salidas en la periferia, siendo cada una de las salidas una guía de onda (16) metálica, permitiendo la primera guía de onda (10) radial dividir una señal de entrada en varias señales de salida;
    ■
    una segunda guía de onda (10') radial, denominada combinador radial, superpuesta al divisor (10) radial, que tiene una salida en su centro y una serie de entradas en la periferia, siendo cada una de las entradas una guía de onda (16) metálica, permitiendo la segunda guía de onda (10') radial combinar una serie de señales de entrada en una señal de salida;
    ■
    una primera transición (11) de entrada que emite una primera señal en el divisor (10) radial;
    ■
    una segunda transición (11') de salida que capta la primera señal amplificada hacia la salida del combinador radial;
    ■
    una serie de canales (15) de amplificación, que comprende cada uno:
    o una tercera transición (22) de entrada adecuada para cooperar con una de las guías de onda (16) metálicas del divisor (10) radial y;
    o una cuarta transición (23) de salida adecuada para cooperar con una de las guías de onda (16') metálicas del combinador (10') radial; y
    o al menos un amplificador (24) solidario de la tercera y cuarta transición (22, 23);
    caracterizado porque el sistema comprende unos medios (29) de regulación del posicionamiento de al menos un canal (15) de amplificación en las guías de onda (16, 16') metálicas.
  2. 2.
    Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (29) de regulación comprenden un juego de calas.
  3. 3.
    Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque cada canal de amplificación comprende unos medios de fijación (25) que permiten fijar cada canal (15) de amplificación al combinador y al divisor con una cala (29).
  4. 4.
    Sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el juego de calas contribuye a la transferencia térmica entre los canales de amplificación y las guías de onda radiales.
  5. 5.
    Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque unos protectores (26) revisten los canales de amplificación y favorecen los intercambios térmicos entre los amplificadores y el exterior del sistema.
  6. 6.
    Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las guías de onda metálicas de las salidas del divisor y de las entradas del combinador son rectas de manera que la conexión de los canales de amplificación está realizada en el eje radial.
  7. 7.
    Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las guías de onda metálicas de las salidas del divisor y de las entradas del combinador están acodadas de manera que la conexión de los canales de amplificación está realizada perpendicularmente al eje radial.
  8. 8.
    Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el divisor radial y el combinador radial comprenden unos materiales absorbentes o unos medios disipadores que garantizan el aislamiento entre los canales.
  9. 9.
    Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las guías de onda (16, 16') metálicas en la periferia de las dos guías de onda (10, 10') radiales son unas guías de onda rectangulares.
  10. 10.
    Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la entrada del divisor (28) y/o la salida del combinador (28') son unas guías de onda cilíndricas.
  11. 11.
    Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la entrada del divisor (28) y/o la salida del combinador (28') son unas guías de onda coaxiales.
  12. 12.
    Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque al menos una transición (11, 11') comprende un alma (112) central en contacto con la parte inferior (103) de una guía de onda (10, 10') radial.
  13. 13.
    Sistema de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque al menos un acceso de una guía de onda coaxial centrada sobre la guía de onda radial tiene por objeto recibir un conector (28) coaxial, un anillo (111) de centrado, un alma (112) central y porque este acceso se prolonga en parte dentro de la guía (10, 10') de onda radial por un conductor (101) exterior con forma de cono directamente mecanizado en la cubierta (100) superior.
  14. 14. Sistema de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la transición (22, 23) entre el modo de propagación por la guía de onda (16) rectangular y el modo de propagación por la microcinta (63) comprende:
    ■
    unas metalizaciones (63) cuyo perfil es cosenoidal con una pendiente nula en el extremo de la transición del lado de la guía de onda rectangular; y
    ■
    un substrato (61) recortado de acuerdo con el perfil cosenoidal de las metalizaciones de manera que se minimiza el coeficiente de reflexión de la transición.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2944928B1 (fr) * 2009-04-24 2011-06-24 Thales Sa Dispositif d'amplification de puissance a encombrement reduit
US9438173B2 (en) * 2012-05-29 2016-09-06 Nec Corporation Multiple-series amplifying device
KR101889061B1 (ko) * 2016-11-23 2018-08-17 주식회사 피플웍스 N 웨이 도파관 전력 합성기 및 그의 제조 방법
US20190089065A1 (en) * 2017-08-21 2019-03-21 Kymeta Corporation Apparatus with rectangular waveguide to radial mode transition
US10193512B1 (en) 2018-01-05 2019-01-29 Werlatone, Inc. Phase-shifting power divider/combiner assemblies and systems
US10770775B2 (en) 2018-06-08 2020-09-08 SAAB Defense and Security USA LLC t/a Sensor System Radial combiner
FR3111479B1 (fr) * 2020-06-11 2022-08-19 Thales Sa Systeme combineur de puissance comprenant quatre amplificateurs de puissance hyperfrequences a etat solide
TWI750697B (zh) * 2020-06-17 2021-12-21 正基科技股份有限公司 共振本體與功率分割合併器
KR102425030B1 (ko) * 2020-10-19 2022-07-27 알에프코어 주식회사 고출력 방사형 결합기
CN113285199A (zh) * 2021-05-14 2021-08-20 湖南纳秒脉冲设备有限公司 一种高功率波导功分馈电电路
KR102583406B1 (ko) * 2021-06-15 2023-09-26 서강대학교산학협력단 전력 분배 및 결합기
KR102523538B1 (ko) * 2021-06-21 2023-04-20 주식회사 피플웍스 방사형 공간 결합기

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4263568A (en) 1979-03-12 1981-04-21 International Telephone And Telegraph Corporation Large scale low-loss combiner and divider
SU813553A1 (ru) * 1979-05-03 1981-03-15 Московский Ордена Ленина Авиаци-Онный Институт Им. C.Орджоникидзе Устройство дл обработки сигна-лОВ пРиЕМНОй АНТЕННОй РЕшЕТКи
US4291278A (en) * 1980-05-12 1981-09-22 General Electric Company Planar microwave integrated circuit power combiner
US4458229A (en) * 1981-12-17 1984-07-03 Rca Corporation Dispersion correcting waveguide
JPS59221016A (ja) * 1983-05-30 1984-12-12 Nec Corp トランジスタ増幅器
JPS6018007A (ja) * 1983-07-12 1985-01-30 Fujitsu Ltd マイクロ波電力増幅装置
GB2157504B (en) 1984-03-21 1987-05-28 Plessey Co Plc Radially fed microwave signal combiner/distributor apparatus
US4799145A (en) * 1985-04-03 1989-01-17 Honeywell Bull Inc. Facility for passing data used by one operating system to a replacement operating system
US4641106A (en) * 1985-05-21 1987-02-03 Rca Corporation Radial power amplifier
US4688006A (en) * 1985-10-02 1987-08-18 Hughes Aircraft Company Phase compensated hybrid coupler
DE3684304D1 (de) * 1985-10-03 1992-04-16 Hughes Aircraft Co Breitbandiger, hoch isolierender, als radialer wellenleiter ausgefuerter leistungsverteiler/-kombinierer.
JPH0195603A (ja) * 1987-10-08 1989-04-13 Nec Corp 位相調整型電力合成増幅器
US4931747A (en) 1989-05-30 1990-06-05 Microwave Components And Systems, Inc. Microwave power amplifier
US5180944A (en) * 1991-01-25 1993-01-19 Varian Associates, Inc. Gyrotron with a mode convertor which reduces em wave leakage
US5218322A (en) * 1992-04-07 1993-06-08 Hughes Aircraft Company Solid state microwave power amplifier module
RU2060572C1 (ru) * 1993-05-18 1996-05-20 Скляр Леонид Михайлович Волноводная система питания фазированной антенной решетки
US5736908A (en) * 1996-06-19 1998-04-07 The Regents Of The University Of California Waveguide-based spatial power combining array and method for using the same
CN1172406C (zh) * 2001-03-22 2004-10-20 深圳市利原宏通信技术有限公司 波导内固态功率合成器
CN1262043C (zh) * 2003-05-09 2006-06-28 深圳市利原宏通信技术有限公司 基于鳍线巴仑结构的波导内固态推挽放大功率合成器
CN101189754B (zh) * 2005-03-08 2012-05-23 波流公司 用于增大基于波导的空间功率合成器的性能的方法和设备

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