一種分支波導耦合器和波導內(nèi)空間功率合成器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及空間功率合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分支波導耦合器和波導內(nèi)空間功率合成器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于單個功率器件的輸出功率不足，不能夠滿足系統(tǒng)高功率要求，所以要通過功率合成技術(shù)獲得高的輸出功率。該技術(shù)是目前在K頻段(Ka頻段是電磁頻譜的微波波段的一部分，K頻段的頻率范圍為18-26.5GHZ)實現(xiàn)高功率輸出的唯一途徑。高功率源的研究一直以來制約著微波毫米波技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，這也是一直以來研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。如果輸入功率越高，那么微波通信系統(tǒng)的干擾能力會更強，通信質(zhì)量也會進一步提高。
[0003]空間功率合成就是通過自由空間傳播模式的電磁波疊加而實現(xiàn)功率相加的方法和技術(shù)?？臻g功率合成放大器一般以MMIC(單片微波集成電路)放大器或管芯為功率單元，常用于中小功率級別的功率源設(shè)計。而對于高頻段的高功率輸出，通常需要在末級加上功率合成網(wǎng)絡(luò)，提高功率放大器的末級功率合成效率。當前缺少適用于K頻段功率合成網(wǎng)絡(luò)的親合器。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本實用新型實施例期望提供一種分支波導耦合器和波導內(nèi)空間功率合成器，能適用于K頻段功率合成需求。
[0005]本實用新型實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型實施例提供了一種分支波導耦合器，包括:平行排列的主波導和副波導，所述主波導和副波導在相鄰的寬邊處連接為一個整體且在連接處設(shè)有耦合結(jié)構(gòu)，主波導上的兩個端口分別為輸入端口、直通端口；副波導上的兩個端口分別為耦合端口和隔離端口；所述耦合結(jié)構(gòu)為平行排列的六個支波導，分別為第一支波導、第二支波導、第三支波導、第四支波導、第五支波導和第六支波導。
[0007]上述方案中，所述主波導和副波導均為WR42波導。
[0008]上述方案中，所述主波導和副波導的橫截面相同。
[0009]上述方案中，所述六個支波導的高度彼此相同，所述六個支波導的長度彼此相同。
[0010]上述方案中，所述六個支波導中，所述第一支波導與所述第六支波導的寬度相同，所述第二支波導與所述第四支波導的寬度相同，所述第三支波導與所述第四支波導的寬度相同。
[0011]上述方案中，所述主波導和副波導的寬度均為10.668毫米，高度均為4.318毫米；所述六個支波導的長度均為4.15毫米;所述六個支波導的高度均為4.318毫米;所述第一支波導與所述第六支波導的寬度均為0.81毫米，所述第二支波導與所述第四支波導的寬度均為1.19毫米，所述第三支波導與所述第四支波導的寬度均為1.45毫米。
[0012]上述方案中，所述耦合器在18-21GHZ頻段的隔離度和回波損耗在-20dB以下，耦合-3dB。
[0013]本實用新型實施例還提供一種波導內(nèi)空間功率合成器，所述功率合成器包含上述任意一種分支波導耦合器和波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，所述波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)用于連接兩個相同的所述分支波導耦合器，該波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的一端連接一分支波導耦合器的直通端口，該波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的另一端連接另一分支波導耦合器的耦合端口。
[0014]本實用新型技術(shù)方案的有益效果:采用標準波導設(shè)計功率合成單元并且得到理想效果;把單元結(jié)構(gòu)級聯(lián)起來后的多路合成結(jié)構(gòu)仍具有理想結(jié)果。合成效率高，更好的帶寬性能;能夠阻止輻射損耗，散熱特性良好;容易實現(xiàn)小型化設(shè)計，波導結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn);能夠?qū)崿F(xiàn)在毫米波頻段甚至更高的頻段工作，有效地實現(xiàn)了在高頻段高功率輸出的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例提供的分支波導耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2a和2b為本實用新型實施例提供的分支波導耦合器的仿真結(jié)果示意圖；
[0017]圖3為本實用新型實施例提供的波導內(nèi)空間功率合成器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4a和4b為本實用新型實施例提供的波導內(nèi)空間功率合成器的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例和技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的技術(shù)方案進行更詳細的說明，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]圖1為本實用新型實施例提供的分支波導耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該分支波導耦合器包括:平行排列的主波導10和副波導20，所述主波導10和副波導20在相鄰的寬邊處連接為一個整體且在連接處設(shè)有耦合結(jié)構(gòu)，主波導10上的兩個端口分別為輸入端口101、直通端口 102 ；副波導20上的兩個端口分別為耦合端口 203和隔離端口 204 ；所述耦合結(jié)構(gòu)為平行排列的六個支波導，分別為第一支波導1、第二支波導2、第三支波導3、第四支波導
4、第五支波導5和第六支波導6。
[0021]進一步的，上述實施例中，主波導10和副波導20均為WR42波導。優(yōu)選的，主波導10和副波導20的橫截面相同。特別的，如圖1所示，主波導10和副波導20的橫截面為長方形，該橫截面的寬度均為10.668毫米，高度均為4.318毫米。
[0022]進一步的，為了方便制造，上述分支波導耦合器中的六個支波導的高度彼此相同且與主波導或副波導保持一致；同時，六個支波導的長度(即主波導與副波導之間的距離)也彼此相同。例如，繼續(xù)參考圖1，六個支波導的高度與主波導(副波導)的高度均為4.318毫米，六個支波導的長度均為4.15毫米。
[0023]進一步的，上述分支波導耦合器中的六個支波導中，第一支波導I與第六支波導6的寬度相同，第二支波導2與第四支波導4的寬度相同，第三支波導3與第四支波導4的寬度相同。
[0024]特別的，如圖1所示的分支波導耦合器中的六個支波導中，第一支波導I與第六支波導6的寬度均為0.81毫米，第二支波導2與第四支波導4的寬度均為1.19毫米，第三支波導3與第四支波導4的寬度均為1.45毫米。
[0025]利用HFSS(HighFrequency Structure Simulator，是Ansoft公司推出的三維電磁仿真軟件)對圖1所示的分支波導耦合器的仿真結(jié)果如圖2a和2b所示，其中，圖2a為插入損耗和回波損耗圖，圖2b為相位差。
[0026]由圖2a和2b可知:在中心頻點處兩路輸出的散射參量分別為_2.92dB和_2.93dB，可以保證電磁波信號的等幅分配；中心頻率處輸入端口回波損耗為-28.ldB，在IGHz帶寬以內(nèi)低于-25dB;兩路輸出端口在所需的帶寬內(nèi)恒定地保持90°的相位差，這個相位差可以通過合成環(huán)節(jié)的分支波導耦合器進行補償。因此，本實用新型實施例提供的分支波導耦合器，在18-21GHZ頻段的隔離度和回波損耗在-20dB以下，耦合-3dB。
[0027]本實用新型還提供一種波導內(nèi)空間功率合成器，該功率合成器包含上述任意一種分支波導耦合器和波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，所述波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)用于連接兩個相同的所述分支波導耦合器，如圖3所示，該波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的一端連接一分支波導耦合器的直通端口，該波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的另一端連接另一分支波導耦合器的耦合端口。
[0028]利用HFSS對圖3所示的波導內(nèi)空間功率合成器的仿真結(jié)果如圖4a和4b所示，其中，圖4a為插入損耗和回波損耗圖，圖2b為輸入輸出端口駐波。
[0029]由圖4a和4b可知:該波導內(nèi)空間功率合成器，在18— 21GHz范圍內(nèi)最大插入損耗
0.22dB，回波損耗優(yōu)于-20dB，駐波低于1.18。
[0030]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種分支波導耦合器，其特征在于，包括:平行排列的主波導和副波導，所述主波導和副波導在相鄰的寬邊處連接為一個整體且在連接處設(shè)有耦合結(jié)構(gòu)，主波導上的兩個端口分別為輸入端口、直通端口 ；副波導上的兩個端口分別為耦合端口和隔離端口 ；所述耦合結(jié)構(gòu)為平行排列的六個支波導，分別為第一支波導、第二支波導、第三支波導、第四支波導、第五支波導和第六支波導。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分支波導耦合器，其特征在于，所述主波導和副波導均為WR42波導。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分支波導耦合器，其特征在于，所述主波導和副波導的橫截面相同。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分支波導耦合器，其特征在于，所述六個支波導的高度彼此相同，所述六個支波導的長度彼此相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分支波導耦合器，其特征在于，所述六個支波導中，所述第一支波導與所述第六支波導的寬度相同，所述第二支波導與所述第四支波導的寬度相同，所述第三支波導與所述第四支波導的寬度相同。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分支波導耦合器，其特征在于，所述主波導和副波導的寬度均為10.668毫米，高度均為4.318毫米;所述六個支波導的長度均為4.15毫米;所述六個支波導的高度均為4.318毫米;所述第一支波導與所述第六支波導的寬度均為0.81毫米，所述第二支波導與所述第四支波導的寬度均為1.19毫米，所述第三支波導與所述第四支波導的寬度均為1.45毫米。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分支波導耦合器，其特征在于，所述耦合器在18-21GHZ頻段的隔離度和回波損耗在_20dB以下，耦合-3dB。8.一種波導內(nèi)空間功率合成器，其特征在于，所述功率合成器包含根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的分支波導耦合器和波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，所述波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)用于連接兩個相同的所述分支波導耦合器，該波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的一端連接一分支波導耦合器的直通端口，該波導-微帶-波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的另一端連接另一分支波導耦合器的親合端口。
【專利摘要】本實用新型公開了一種分支波導耦合器和波導內(nèi)空間功率合成器，其中，所述包括：分支波導耦合器包括：平行排列的主波導和副波導，所述主波導和副波導在相鄰的寬邊處連接為一個整體且在連接處設(shè)有耦合結(jié)構(gòu)，主波導上的兩個端口分別為輸入端口、直通端口；副波導上的兩個端口分別為耦合端口和隔離端口；所述耦合結(jié)構(gòu)為平行排列的六個支波導，分別為第一支波導、第二支波導、第三支波導、第四支波導、第五支波導和第六支波導。
【IPC分類】H01P5/12, H01P5/18
【公開號】CN205319282
【申請?zhí)枴緾N201620045313
【發(fā)明人】王永康, 李蓓, 丁慶
【申請人】深圳市華訊方舟微電子科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月18日