渐变鳍线扩展波导空间功率分配合成器

摘要

本发明是一种渐变鳍线扩展波导空间功率分配合成器，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16路具有高幅相一致性和高功率分配合成效率的阻抗渐变对极鳍线阵列构成，每一路对极鳍线均可通过对极鳍线-微带线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

一种渐变鳍线扩展波导空间功率分配合成器，其特征在于，电磁波首先由阻抗渐变扩展同轴波导进入宽带多路扩展波导，然后由扩展波导进入每路阻抗渐变对极鳍线，完成功率的分配，进入渐变鳍线的每一路信号通过鳍线‑微带线转换结构进入微带平面电路，在每路平面电路上，通过增益放大和功率放大将放大后的电磁波能量由微带‑渐变鳍线阵列转换结构再进入每一路对极鳍线，16路对极鳍线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输出端的扩展同轴波导输出；通过合理设计同轴及波导尺寸、对极鳍线的渐变方程与位置、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，因而大大降低了功率分配与合成中的能量损耗，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，使得散热效率大大提高；扩展波导与同轴线一样，也可存在TEM模，其是一种柱面TEM模，在半径为R的圆周上电场相同，磁场只有轴向分量，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中心内导体采用台阶过渡的结构，该结构根据最小反射理论及传输线模型进行了优化设计，采用扩展波导与阻抗渐变鳍线相结合的方法来抑制高次模的传输；阻抗渐变对极鳍线阵列转换结构中的微带电路采用高频专用微波基片实现，鳍线到50欧姆标准阻抗微带线的过渡曲线方程根据最小反射理论及传输线模型设计，采用指数函数与三角函数相结合的曲线设计方程，在宽带范围内实现插入损耗小于0.3dB，驻波小于1.2。