一種超寬頻帶多路功率分配器及合成器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及功率分配合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超寬頻帶多路功率分配器及合 成器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代微波毫米波固態(tài)功率放大器中，由于功放芯片受自身半導(dǎo)體物理特性的限 制，以及散熱、制造工藝和阻抗匹配等問題的影響，單芯片放大器往往達(dá)不到實際工程中大 功率的應(yīng)用要求。因此，為了滿足大功率通信、測試等系統(tǒng)的需要，要采用多路功率放大再 進(jìn)行功率合成的方法。常用的主要功率分配/合成技術(shù)有平面功率分配/合成技術(shù)和空間 功率分配/合成技術(shù)。平面功率分配/合成技術(shù)主要指的是微帶技術(shù)；空間功率分配/合 成技術(shù)又可分為矩形波導(dǎo)傳輸和同軸傳輸兩種。平面微帶功率分配/合成技術(shù)可以實現(xiàn)較 寬頻帶功率分配/合成，但插入損耗很大，合成效率低，而且合成路數(shù)少、空間利用率低，很 難滿足高效率大功率的需求；采用矩形波導(dǎo)的功率分配/合成技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較小的插入損 耗及較高的合成效率，但其工作頻帶較窄，而且應(yīng)用在低頻段時的物理尺寸很大，不易加工 裝配和使用。
[0003] 微波毫米波固態(tài)功率放大器作為微波毫米波雷達(dá)、制導(dǎo)及通信、測試等系統(tǒng)的一 個重要組成部分，已經(jīng)成為微波毫米波領(lǐng)域研究的重要方向。隨著對放大器輸出功率要求 的不斷提高，單個放大芯片的輸出功率已不再能夠滿足實際系統(tǒng)工作的需要，因此，必須采 用多路放大、功率合成的技術(shù)來有效提高整個放大電路的輸出功率。
[0004] 基于微帶的平面功率分配/合成技術(shù)具有工作頻帶寬，加工裝配簡單等優(yōu)點，但 因介質(zhì)損耗大，合成效率低，空間利用率低等缺點，很難滿足高效大功率放大器的要求。
[0005] 基于波導(dǎo)的空間功率合成技術(shù)可以有效地防止輻射損耗，具有通路損耗低、散熱 效率高、幅相一致性高及功率容量大等優(yōu)點，但波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的加工成本高，且主要集中在較高 的毫米波頻段應(yīng)用，在較低頻率的微波頻段，波導(dǎo)功率分配/合成結(jié)構(gòu)由于尺寸過大，難以 應(yīng)用到實際工程中。
[0006] 如圖1所示，為基于平面微帶電路的超寬帶功率分配/合成結(jié)構(gòu)示意圖，該結(jié)構(gòu)是 常用的超寬帶大功率放大器技術(shù)，經(jīng)逐級阻抗變換，信號一分二、二分四。隨著輸出功率指 標(biāo)的提高，需要更多路數(shù)的功率放大器芯片進(jìn)行合成，這種平面微帶電路的尺寸不斷增大， 介質(zhì)損耗變大，從而導(dǎo)致合成效率低下，難以滿足大功率高效合成輸出的要求。
[0007] 現(xiàn)有功率分配/合成技術(shù)中，平面微帶功率分配/合成技術(shù)可以實現(xiàn)較寬頻帶功 率分配/合成，但插入損耗很大，合成效率低，而且合成路數(shù)少、空間利用率低，很難滿足高 效率大功率的需求；采用矩形波導(dǎo)的功率分配/合成技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較小的插入損耗及較高 的合成效率，但其工作頻帶較窄，而且應(yīng)用在低頻段時的物理尺寸很大，不易加工裝配和使 用。現(xiàn)有的同軸傳輸功率分配/合成技術(shù)加工精度要求高，裝配繁瑣，散熱不良，可靠性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的為提供一種基于高次三角函數(shù)曲線的 超寬帶多路同軸功率分配/合成結(jié)構(gòu)，拓寬功率分配/合成器的工作頻帶、增多合成路數(shù)、 減小插入損耗提高合成效率，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以在超寬頻段實現(xiàn)多路功率合成的技術(shù)難 題。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種超寬頻帶多路功率分配器，包括：
[0010] 輸入端同軸連接器、高次三角函數(shù)曲線同軸漸變結(jié)構(gòu)以及多個輸出端同軸連接 器；
[0011] 所述輸入端同軸連接器，用于將電磁波接入所述高次三角函數(shù)曲線同軸漸變結(jié)構(gòu) 內(nèi)；
[0012] 所述高次三角函數(shù)曲線同軸漸變結(jié)構(gòu)用于將所述電磁波等幅同相功率分配到所 述多個輸出端同軸連接器；
[0013] 所述多個輸出端同軸連接器用于將分配的電磁波一一對應(yīng)的發(fā)送到多個獨立不 相干的放大組件進(jìn)行功率放大。
[0014] 優(yōu)選的，所述高次三角函數(shù)曲線同軸漸變結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)外導(dǎo)體的坐標(biāo)（x、y)遵循以 下方程：
[0015]
[0016] 優(yōu)選的，該分配器采用可調(diào)短路圓環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)；同軸內(nèi)導(dǎo)體通過一個短路金屬 圓柱與同軸外導(dǎo)體進(jìn)行短路連接。
[0017] 優(yōu)選的，所述多個輸出端同軸連接器的輸出端外形呈徑向發(fā)散排列。
[0018] 本發(fā)明另一方面，提供了一種超寬頻帶多路功率合成器，該合成器的結(jié)構(gòu)與前述 分配器結(jié)構(gòu)鏡像對稱，用于將多個功率放大后的電磁波進(jìn)行合成并輸出。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于，工作頻帶寬，插入損耗小，合成路數(shù)多，高度模塊化設(shè)計， 且具有加工難度小、裝配簡單等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0020] 圖1為基于微帶電路的平面功率分配/合成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為基于高次三角函數(shù)曲線的多路同軸功率分配/合成結(jié)構(gòu)的整體外形結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明一種超寬頻帶多路功率分配器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是， 本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明 及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0024] 本發(fā)明提出了一種新型的基于高次三角函數(shù)曲線的多路同軸功率分配/合成技 術(shù)。圖2為該基于高次三角函數(shù)曲線的多路同軸功率分配/合成結(jié)構(gòu)的整體外形結(jié)構(gòu)示意 圖，該技術(shù)采用高次三角函數(shù)曲線的同軸拓展變換，將輸入信號等幅同相分配到同軸連接 器，分別經(jīng)過功率放大模塊后，連接與功率分配相同的功率合成結(jié)構(gòu)完成大功率信號合成。 該結(jié)構(gòu)采用高度模塊化的設(shè)計方法，加工裝配難度小，整體結(jié)構(gòu)一致性高，功率分配和合成 采用完全相同的結(jié)構(gòu)，放大組件獨立于功率分配/合成結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行單獨安裝及拆卸，便于 加工和裝配，其結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，通風(fēng)散熱效果良好。新提出的功率分配/合成器 結(jié)構(gòu)具有插入損耗小、合成效率高、結(jié)構(gòu)緊湊易于加工裝配等眾多優(yōu)點，該技術(shù)解決了超寬 頻帶的大功率合成的難題，也為更寬頻段的功率分配/