本發(fā)明涉及功率合成器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種新型分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器。

背景技術(shù)：

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(gè)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(gè)放大芯片的輸出功率已不再能夠滿足實(shí)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(gè)放大電路的輸出功率。

基于微帶的平面功率合成技術(shù)具有工作頻帶寬，加工裝配簡單等優(yōu)點(diǎn)，但因介質(zhì)損耗大，合成效率低，空間利用率低等缺點(diǎn)，很難滿足高效大功率放大器的要求。

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(diǎn)，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(shí)際工程中。基于錐形同軸漸變轉(zhuǎn)雙鰭線微帶的功率合成技術(shù)是最新的超寬帶大功率放大器技術(shù)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，輸入信號通過錐形同軸漸變將信號傳輸?shù)礁蟀霃綀A盤，然后分到20瓣放大組件上，放大組件上的雙鰭線漸變微帶結(jié)構(gòu)將電磁波的震蕩方向翻轉(zhuǎn)90度，如圖2所示，直接傳輸?shù)酱蠊β市酒M(jìn)行放大，后通過完全對稱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行輸出。該功率合成技術(shù)是與本發(fā)明最接近的實(shí)現(xiàn)方案，其結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于體積小，空間利用率高，無需探針耦合變換到微帶電路，減小的傳輸損耗，缺點(diǎn)是無源功率分配/合成部分和有源放大組件部分不能作為獨(dú)立的模塊分開，只能進(jìn)行整體裝配和拆卸，且加工精度要求高，裝配工序繁瑣，結(jié)構(gòu)內(nèi)部過于封閉，散熱性差易導(dǎo)致芯片燒毀。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種新型分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器，電磁信號由輸入端口進(jìn)入到同軸耦合探針結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過橢圓函數(shù)漸變腔體實(shí)現(xiàn)多路功率合成，最后從輸出端口輸出。

上述方案中，所述輸入端口及所述輸出端口均采用同軸連接器端口形式。

上述方案中，所述橢圓函數(shù)漸變腔體的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體均采用橢圓函數(shù)曲線漸變的形式，橢圓函數(shù)包括但不限于普通二次橢圓函數(shù)、高次橢圓函數(shù)及非齊次橢圓函數(shù)。

上述方案中，所述同軸耦合探針結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體采用臺階變換或曲線變換。

上述方案中，所述輸入端口作為輸出端口；所述輸出端口作為輸入端口。

上述方案中，所述輸入端口或所述輸出端口為奇數(shù)路或偶數(shù)路。

采用上述方案，著重解決了大功率合成器散熱和超寬頻帶多路功率合成的難題，采用分離式結(jié)構(gòu)可充分利用空間資源，有效提高散熱效率；采用橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)和同軸耦合探針結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超寬頻帶電磁信號功率合成。該合成器具有散熱性能好，高度模塊化設(shè)計(jì)，加工裝配簡單，可靠性高等眾多優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中基于同軸漸變轉(zhuǎn)雙鰭線微帶結(jié)構(gòu)的功率分配/合成器整體結(jié)構(gòu)側(cè)面剖視圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中雙鰭線漸變微帶結(jié)構(gòu)的功率放大器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器剖面圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。但是，本發(fā)明可以采用許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實(shí)施例。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。

除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本說明書中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是用于限制本發(fā)明。本說明書所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

實(shí)施例1

本發(fā)明提出了一種新型的分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器，功率合成器本身作為一個(gè)完整的整體，包括一個(gè)輸出端口(合成端口)和若干個(gè)輸入端口，輸入端口通過電纜與功率放大器組件連接，可有效利用空間資源，增大散熱面積，提高散熱效率；合成器采用了橢圓函數(shù)的曲線結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)超寬帶功率合成；輸入端口采用同軸耦合探針的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)超寬帶信號耦合。

本發(fā)明的目的就是為了解決超寬頻段的大功率合成及大功率高密度熱源散熱的難題。采用本技術(shù)的功率合成器工作頻帶寬，插入損耗小，合成路數(shù)多，分離式設(shè)計(jì)，且具有散熱效率高、加工難度小、裝配簡單等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提出的分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，整體結(jié)構(gòu)為101；橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器剖面圖如圖4所示。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，電磁信號由輸入端口1進(jìn)入到同軸耦合探針結(jié)構(gòu)2中，經(jīng)過橢圓函數(shù)漸變腔體3實(shí)現(xiàn)多路功率合成，最后從輸出端口4輸出。

本專利提出的分離式橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)功率合成器是一個(gè)獨(dú)立的、與有源功率放大器模塊分離的無源結(jié)構(gòu)，具有多路信號功率合成的功能，輸入輸出端口均采用同軸連接器端口形式。

橢圓函數(shù)漸變腔體3的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體均采用橢圓函數(shù)曲線漸變的形式，橢圓函數(shù)包括但不限于普通二次橢圓函數(shù)、高次橢圓函數(shù)及非齊次橢圓函數(shù)等。

同軸耦合探針2結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體可采用但不限于臺階變換、曲線變換等變換結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提出的功率合成器也可以用作功率分配器使用，即上述輸入端口也可作為輸出端口(分配端口)，上述輸出端口(合成端口)也可作為輸入端口。也就是說本發(fā)明的功率合成器也可以當(dāng)作功率分配器來用，在用作功率分配器的時(shí)候，原來的輸入端口就變成了輸出端口，原來的輸出端口就變成了輸入端口，同時(shí)上述輸入端口也可作為輸出端口(分配端口)，上述輸出端口(合成端口)也可作為輸入端口。本發(fā)明的功率合成器的合成路數(shù)可以的奇數(shù)路也可以是偶數(shù)路，無論偶數(shù)路還是奇數(shù)路合成，合成端口平均分布在合成器360度圓周上，如8路合成器，則每相鄰兩路合成端口之間的角度為360/8度，即45度，如9路合成器，則每相鄰兩路合成端口之間的角度為360/9度，即40度。

本發(fā)明提出的功率合成的路數(shù)可為單數(shù)路或雙數(shù)路，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要優(yōu)化選擇。

本發(fā)明提出的功率合成器是一種分離式的結(jié)構(gòu)，與功率放大器模塊分離，從而使功率放大器在空間中布局更加自由，增大了散熱面積，有效提高了散熱效率。

本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)有如下幾項(xiàng)：

分離式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：合成器作為一個(gè)獨(dú)立的模塊通過同軸電纜與功率放大模塊連接，功率放大器模塊的空間布局更加自由靈活，從而增大了散熱面積，有效提高了散熱效率。

同軸耦合探針結(jié)構(gòu)：提出了漸變形式的同軸耦合探針結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)超寬頻帶電磁信號的耦合傳輸。

橢圓函數(shù)漸變腔體：提出了橢圓函數(shù)漸變的圓盤腔體合成結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)超寬頻段多路電磁信號的功率合成。

本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)有如下幾項(xiàng)：

分離式結(jié)構(gòu)：功率合成器作為一個(gè)獨(dú)立的無源結(jié)構(gòu)整體，可通過同軸電纜與有源功率放大模塊連接，功率放大模塊可充分利用空間資源進(jìn)行自由布局，有效提高了散熱效率。

橢圓函數(shù)漸變內(nèi)導(dǎo)體：橢圓函數(shù)漸變腔體的內(nèi)導(dǎo)體可采用橢圓函數(shù)曲線漸變形式，上述橢圓函數(shù)包括但不限于普通二次橢圓函數(shù)、高次橢圓函數(shù)及非齊次橢圓函數(shù)等。

橢圓函數(shù)漸變外導(dǎo)體：橢圓函數(shù)漸變腔體的外導(dǎo)體可采用橢圓函數(shù)曲線漸變形式，上述橢圓函數(shù)包括但不限于普通二次橢圓函數(shù)、高次橢圓函數(shù)及非齊次橢圓函數(shù)等。

同軸耦合探針內(nèi)導(dǎo)體：同軸耦合探針結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體可采用但不限于臺階變換、曲線變換等變換結(jié)構(gòu)。

同軸耦合探針外導(dǎo)體：同軸耦合探針結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體可采用但不限于臺階變換、曲線變換等變換結(jié)構(gòu)。

合成路數(shù)單數(shù)雙數(shù)可選：合成器的合成路數(shù)可以是單數(shù)路或雙數(shù)路，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要進(jìn)行優(yōu)化選擇。

功分合成結(jié)構(gòu)相同：上述功率合成器也可以用作功率分配器，上述輸入端口也可作為輸出端口(分配端口)，上述輸出端口(合成端口)也可作為輸入端口。

本發(fā)明著重解決了大功率合成器散熱和超寬頻帶多路功率合成的難題，采用分離式結(jié)構(gòu)可充分利用空間資源，有效提高散熱效率；采用橢圓函數(shù)漸變結(jié)構(gòu)和同軸耦合探針結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超寬頻帶電磁信號功率合成。該合成器具有散熱性能好，高度模塊化設(shè)計(jì)，加工裝配簡單，可靠性高等眾多優(yōu)點(diǎn)。

需要說明的是，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實(shí)施例，均視為本發(fā)明說明書記載的范圍；并且，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。