一種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達技術領域，具體是毫米波收發(fā)組件中功率合成小型化問題。
【背景技術】
[0002] 隨著微波毫米波固態(tài)器件的發(fā)展，固態(tài)微波毫米波高功率放大技術引起了人們的 廣泛關注。由于單個MMIC輸出功率能力有限，難于滿足工程應用的要求，功率合成技術是獲 得大功率固態(tài)微波毫米波源的最重要、最有效途徑。功率分配/合成技術性能的好壞直接影 響到整個系統(tǒng)能量的分配和合成效率。
[0003] 在毫米波頻段，傳統(tǒng)的功率合成采用微波電橋形式進行功率合成，該種結構存在 的問題是體積大，已經(jīng)無法滿足收發(fā)組件對體積的苛刻要求。綜觀以往功率合成形式，大多 數(shù)都是以追求大功率為出發(fā)點，鮮有小型化的功率合成論述。所以，有必要設計一種滿足收 發(fā)組件要求的小型化功率合成網(wǎng)絡。
[0004] 對于功率合成技術，由于微波芯片的二維平面結構，通常情況下，采用微帶電路進 行能量的傳輸。在毫米波頻段，由于微帶形式介質(zhì)損耗比較嚴重，合成效率較低，同時兼顧 合成功率容量的考慮，可以采用波導形式進行信號的傳輸與合成。但是，波導形式會使整個 功率合成網(wǎng)絡尺寸增加。結合微帶二維平面優(yōu)勢與波導低損耗、高功率的優(yōu)勢，本發(fā)明在傳 統(tǒng)波導形式合成網(wǎng)絡的中心對稱處，引入"鍥"形切口與感性調(diào)諧柱，將合成網(wǎng)絡的尺寸大 大減小，并且合成性能有$父大提尚。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 要解決的技術問題
[0006] 本發(fā)明主要是解決毫米波收發(fā)組件中發(fā)射支路功率合成及小型化問題，設計了一 種插損低、效率高及尺寸小的功率合成網(wǎng)絡。
[0007] 技術方案
[0008] 本發(fā)明基于微波分支波導中，H-T接頭（圖1)的基本特性:在端口 1與2同時等幅同 相輸入同一頻率的TEiq波，則由于兩者在端口3的支臂中電場方向相同，中心對稱面離兩端 口的距離相等，因而將同相疊加而獲得最大能量輸出；這時在主波導中駐波的電壓波腹點 正好位于對稱平面上，因此對H-T接頭來說，當在對稱平面形成駐波電壓波腹時，在對于對 稱平面為偶函數(shù)分布的電場下，分支中將獲得最大能量輸出，據(jù)此，可利用H-T進行功率合 成。
[0009] 同時，考慮輸出媒介波導窄邊與寬邊對傳輸性能的影響。根據(jù)矩形波導傳輸理論， 其窄邊尺寸b-般等于寬邊尺寸a的一半左右，這是基于波導的單模傳輸條件和最大微波功 率容量考慮。寬邊a主要影響波導的工作頻率范圍，窄邊b主要影響波導的功率容量，窄邊b 并不是越小越好，b越小，越容易引起擊穿，通過的功率也就越小。
[0010] 本發(fā)明就是基于以上理論分析，通過優(yōu)化波導寬邊a和窄邊b的尺寸，達到功率合 成小型化的目的。
[0011] -種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡，其特征在于包括波導合成器和微帶-探針過渡 板;所述的波導合成器為H-T接頭，在H-T接頭的波導合成處設有一個鍥形切口，在H-T接頭 的波導輸出口對稱中心線上設有調(diào)諧柱，在H-T接頭的輸入口面的中心處開有長方形孔，長 方形孔往外延伸為長方體，微帶-探針過渡板位于長方體的下底面上，微帶-探針過渡板的 寬邊一端與波導壁接觸;所述調(diào)諧柱具有感性。
[0012] 所述的波導合成器的波導口尺寸為2mm X 6mm。
[0013] 所述的調(diào)諧柱的直徑為〇.4mm，距離鍥形切點為1.1~1.5mm。
[0014] 所述的鍥形切口的高為2mm，垂直高的邊為4mm。
[0015] 所述的微帶-探針過渡板距離波導合成器的短路面為2mm。
[0016] 有益效果
[0017] 本發(fā)明提出的一種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡，有益效果如下：
[0018] 1)低插損。在合成網(wǎng)絡的波導輸出口對稱處置入"感性"調(diào)諧柱，通過優(yōu)化調(diào)諧柱 的位置及尺寸參數(shù)，改善了鏈路匹配，減小了插損，整個鏈路插損只有O.ldB。
[0019] 2)高效率。在合成網(wǎng)絡的波導合成處，巧妙的引入"鍥"形切口，通過優(yōu)化切口的尺 寸，有效的降低了傳輸損耗，提高了合成效率，合成效率達到了 95.8%。
[0020] 3)小型化。通過考慮波導的功率容量及截止頻率，采用非標波導（2mmX 6mm)形式 接口，大大減小了合成器的尺寸，整個合成器尺寸只有15mmX 18mmX8mm。
[0021] 4)易擴展。通過合成布局，可以將該二路合成網(wǎng)絡進行四路、八路擴展，滿足不同 功率輸出下的合成要求。
【附圖說明】
[0022] 圖I H-T結構圖
[0023] 圖2 H-T接頭等效電路圖 [0024]圖3小型化功率合成網(wǎng)絡框圖 [0025] 圖4小型化功率合成網(wǎng)絡立體圖
[0026] 4-微帶-探針過渡板，5-鍥形切口，6-調(diào)諧柱
[0027]圖5小型化功率合成網(wǎng)絡結構圖（正視圖）
[0028]圖6小型化功率合成網(wǎng)絡結構圖（側視圖）
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)結合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：
[0030] 為了實現(xiàn)小型化功率合成的要求，在設計中，首先在前級采用微帶功分器的形式 將射頻信號功分兩路，分別為功率放大芯片提供所需要的激勵信號，射頻信號經(jīng)過功率放 大芯片分別放大后，通過微帶-探針過渡，將射頻信號導入小型波導合成器中，進行功率合 成后輸出。
[0031] 設計中在合成器的波導中心對稱處置入感性的調(diào)諧柱，一方面可以改善駐波，另 一方面可以將合成器的傳輸方向尺寸進行壓縮，達到小型化功率合成的目的，其等效電路 如圖2所示。為了進一步減小尺寸，采用非標波導（2mmX6mm)形式進行傳輸，并且對T型合成 結構的"鍥"形尺寸進行優(yōu)化處理，具體尺寸見表1。
[0032]為了使微帶與波導實現(xiàn)良好匹配，在合成器的輸入口采用一截高阻抗的微帶探針 形式進行過渡。其中，微帶探針基片采用R〇gers5880,厚度為0.127mm，介電常數(shù)為2.2,裝配 中只需將微帶探針底部涂覆導電膠，微帶探針寬邊一端直接抵至波導壁，為了保證微帶探 針能夠與腔體底部良好接觸，腔體槽采用正公差加工，具體尺寸見表2。
[0033]測試結果表明：采用該種形式的功率合成網(wǎng)絡，在33~37GHz的頻帶內(nèi)，插入損耗： <0.1dB，端口駐波：< 1.20:1，合成效率：295.8%，整個合成網(wǎng)絡較傳統(tǒng)合成形式體積減 小60%，可以廣泛應用于毫米波收發(fā)組件及需要小型化功率合成的領域。
[0034]表1合成器結構尺寸建議參數(shù) [0035]單位：mm
【主權項】
1. 一種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡，其特征在于包括波導合成器和微帶-探針過渡板； 所述的波導合成器為Η-T接頭，在Η-T接頭的波導合成處設有一個鍥形切口，在Η-T接頭的波 導輸出口對稱中心線上設有調(diào)諧柱，在Η-T接頭的輸入口面的中心處開有長方形孔，長方形 孔往外延伸為長方體，微帶-探針過渡板位于長方體的下底面上，微帶-探針過渡板的寬邊 一端與波導壁接觸;所述調(diào)諧柱具有感性。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡，其特征在于波導合成器的 波導口尺寸為2謹X 6謹。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡，其特征在于所述的調(diào)諧柱 的直徑為0.4mm，距離鍥形切點為1.1~1.5mm。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡，其特征在于所述的鍥形切 口的高為2_，垂直高的邊為4_。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種毫米波小型化波導合成網(wǎng)絡，其特征在于所述的微帶-探 針過渡板距離波導合成器的短路面為2_。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種小型化功率合成網(wǎng)絡，主要應用于毫米波收發(fā)組件及其它需要小型化功率合成的領域，設計中采用非標波導(2mm×6mm)合成形式，使整個波導合成尺寸大大減小，并且，在合成器的波導合成對稱處，引入“感性”調(diào)諧柱，改善了駐波，減小了尺寸，同時，“鍥”形切口的優(yōu)化，使波導的阻抗更加匹配。該種小型化功率合成網(wǎng)絡，相對于傳統(tǒng)的波導合成形式，尺寸減小了60％，合成效率達到了95.8％。
【IPC分類】H01P5/19
【公開號】CN105680141
【申請?zhí)枴緾N201610055097
【發(fā)明人】張國強, 張生春, 武華鋒, 華根瑞, 楊莉, 李磊, 馬云柱, 張思明
【申請人】西安電子工程研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月27日