扩展波导空间功率分配合成器

摘要

一种基于微带探针阵列的单面双脊扩展波导空间功率分配合成器，其采用具有低损耗、宽频带特性的扩展波导空间功率分配合成结构，扩展波导主要由同轴台阶状阻抗变换结构和八路具有高幅相一致性和高功率分配合成效率的单面双脊矩形波导构成，每一路矩形波导均可通过波导-微带探针阵列转换结构在微带电路上实现功率的单路放大，最终的功率合成在扩展波导内完成。该技术将功率放大器的增益放大电路和功率放大电路置于扩展波导外，不但有效地解决了散热问题，而且大大提高了系统的功率容量。该技术的适用频率范围可覆盖微波毫米波多个频段，输出功率可根据不同频段的带宽要求结合具体的功率器件灵活调整。

主权项

一种扩展波导空间功率分配合成器，其特征在于，电磁波首先由同轴波导进入宽带扩展波导，然后由扩展波导进入每个单面双脊矩形波导，完成功率分配，进入矩形波导的每一路信号通过矩形波导‑微带探针阵列转换结构进入微带平面电路，在该平面电路上，通过增益放大和功率放大将放大后的电磁波能量由微带探针阵列‑波导转换结构再进入每一路单面双脊矩形波导，8路脊波导的输出功率最终在扩展波导中完成收集与合成，合成后的信号最后通过同轴波导输出；通过合理设计同轴波导尺寸、微带探针尺寸与位置以及扩展波导内台阶过渡结构的尺寸，即可在微波及毫米波不同频段内实现宽带功率分配与合成，这种功率分配与合成的实现方式由于采用了金属波导结构，因而降低了功率分配与合成中的能量损耗，有效提高了合成效率；这种扩展波导由于采用了轴对称的径向辐射状结构，因此，使得散热效率提高；扩展波导与同轴线一样，也存在TEM模，由扩展波导的相关理论可知，它是一种柱面TEM模，在半径为R的圆周上电场相同，电场只有轴向分量，在半径为R的圆周上磁场大小相等，方向沿圆周切向，扩展波导TEM模的电磁场分布具有径向对称性；扩展波导功率合成器的微带探针采用了台阶过渡的结构，该结构根据最小反射理论及传输线模型进行了优化设计，同时，为了提高各端口的隔离度、改善端口驻波以及有效解决扩展波导在毫米波频段存在的高次模干扰问题，采用扩展波导与单面双脊波导相结合的方法来抑制高次模的传输；单面双脊矩形波导‑微带探针阵列转换结构中的微带探针采用高频专用微波基片实现，微带探针到50欧姆标准阻抗微带线的过渡根据最小反射理论及传输线模型采用了三级阶梯变换的结构，可在宽带范围内实现插入损耗小于0.3dB，驻波小于1.2。