CN112290183B - 一种基于波导结构的高隔离度大功率合成器 - Google Patents

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Abstract

本申请属于射频微波技术领域，具体涉及一种基于波导结构的高隔离度大功率合成器。该功率合成器包括两个波导输入模块(1)及一个波导输出模块(2)，两个波导输入模块(1)沿第一轴线延伸对接后形成对接端(11)，波导输出模块(2)以垂直于所述第一轴线的第二轴线布置，且连接在所述对接端(11)，在所述对接端(11)处设置有金属隔板(3)，所述金属隔板(3)的板面垂直于所述第一轴线，金属隔板(3)与两个所述波导输入模块(1)的对接端(11)处的底壁间连接一隔离电阻(4)。相较于采用电阻膜片实现隔离和匹配的功分功合器，本结构采用了结构强度更强的金属隔板和隔离电阻，而舍弃了脆而易断的电阻膜片，更易于安装。

Description

一种基于波导结构的高隔离度大功率合成器
技术领域
本申请属于射频微波技术领域，特别涉及一种基于波导结构的高隔离度大功率合成器。
背景技术
在微波毫米波中，波导E-T型结具有优良的端口分配特性，但无法实现三端口同时匹配且输出端口间的隔离度较低。在实际工程应用中，若采用波导E-T结制作功率合成放大器，波导E-T结输出端口间的低隔离度会使各合成支路的信号相互影响较大，这样如果一合成支路的功放管损坏，由于信号串扰输出功率将严重恶化，稳定度不高，甚至会损坏其他支路的功放管。为了解决波导E面T型结三端口无法同时匹配和输出端口间隔离度低的问题，设计师们提出了采用电阻膜片这样的有耗材料放置在波导E-T结中心H面上来改善端口间的隔离度和匹配特性，但在加工制作过程中，电阻膜片必须很薄且尽量准确的安装在对称中心面上以保证输出信号的幅度和相位尽可能少的离散，电阻膜片的厚度较薄容易折断，因此电阻膜片的设计和安装是波导E-T结加工制作的一个难点。
现有的E面T型结具有较好的幅度/相位响应,但其输出端口间的隔离较差。通过增加一薄膜电阻的陶瓷基片，虽然提高了输出端口间的隔离度，但陶瓷基片较薄易折断，不易安装。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种基于波导结构的高隔离度大功率合成器，包括两个波导输入模块及一个波导输出模块，两个所述波导输入模块沿第一轴线延伸对接后形成对接端，所述波导输出模块以垂直于所述第一轴线的第二轴线布置，且连接在所述对接端，在所述对接端处设置有金属隔板，所述金属隔板的板面垂直于所述第一轴线，所述金属隔板与两个所述波导输入模块的对接端处的底壁间连接一隔离电阻。
优选的是，所述波导输出模块为腔体结构，所述金属隔板的侧边固定在所述波导输出模块的腔体侧壁上。
优选的是，两个所述波导输入模块在对接端具有波导阻抗匹配台阶。
优选的是，所述金属隔板在连接所述隔离电阻处设置有加强筋。
优选的是，所述加强筋为直径超过所述金属隔板厚度的实心柱体结构。
优选的是，所述隔离电阻的阻值设置为90-110欧姆。
优选的是，所述隔离电阻的阻值设置为100欧姆。
优选的是，所述波导输入模块包括过渡段，所述过渡段在靠近所述波导输出模块的位置处的高度小于其远离所述波导输出模块的位置处的高度。
优选的是，所述金属隔板的长度为该功率合成器内传输波长的四分之一。
本申请相对于现有技术的有益效果：
(1)相比较普通E面T型结功分器，该结构有效的解决了传统波导E面T型结三端口无法同时匹配和端口隔离度低的问题。便于模块间的连接和***集成，减小了在多路***集成时因路间不平衡甚至一路损坏给***带来的不稳定性。
(2)相较于采用电阻膜片实现隔离和匹配的功分/功合器，本结构采用了结构强度更强的金属隔板和隔离电阻，而舍弃了脆而易断的电阻膜片，更易于安装。
(3)该结构的隔离电阻直接连接在金属隔板和金属壁上，相较于电阻膜片更易于散热。
(4)该结构的金属隔板和隔离电阻都集成在T型结的内部，相较于一些四端口的魔T结构，尺寸更加紧凑。
附图说明
图1是本申请基于波导结构的高隔离度大功率合成器的一优选实施例的立体图。
图2是本申请图1所示实施例的X向视图。
图3是本申请图2所示实施例的A处放大示意图。
图4是本申请图3所示实施例的左视图。
其中，1-波导输入模块，11-对接端，12-波导阻抗匹配台阶，13-过渡段，2-波导输出模块，21-波导腔体，3-金属隔板，31-加强筋，4-隔离电阻。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请提供了一种基于波导结构的高隔离度大功率合成器，如图1-图4所示，主要包括两个波导输入模块1及一个波导输出模块2，两个所述波导输入模块1沿第一轴线延伸对接后形成对接端11，所述波导输出模块2以垂直于所述第一轴线的第二轴线布置，且连接在所述对接端11，在所述对接端11处设置有金属隔板3，所述金属隔板3的板面垂直于所述第一轴线，所述金属隔板3与两个所述波导输入模块1的对接端11处的底壁间连接一隔离电阻4。
本申请提供的基于波导结构的高隔离度大功率合成器为E面T型结波导，进行功率合成时，由波导输入模块1的波导功合输入端口一与波导功合输入端口二反相输入，在波导输出模块2的波导功合输出端口实现功率的合成。
本申请首先通过在E面T型结波导中加入匹配元件(如膜片、螺钉、切角等)来改善波导的不连续性，采用阶梯阻抗变换或斜线阻抗变换的方式来获得宽带阻抗匹配，以达到优良的端口分配特性和信号传输，实现一个传统的T型结功分/功合器，该功分/功合器的隔离度约为-6dB。然后在波导T型结的内部设置一段薄的金属隔板，隔板位于对称面上，距离底部一定的缝隙，最后在缝隙上跨接安装一个隔离电阻，隔离电阻一端连接在金属隔板上，一端接在波导底部的金属壁上。
隔离电阻阻值可以为一个，也可以用两个并联来实现。在进行功率合成时，当两个端口输入等幅反相的功率时，隔离电阻不消耗能量，当两个端口输入等幅同相的功率时，反射功率和不平衡信号功率将耗散在隔离电阻上，这样就可以实现了端口匹配和隔离。
在一些可选实施方式中，所述波导输出模块2为腔体结构，包括波导腔体21，所述金属隔板3的侧边固定在所述波导输出模块2的波导腔体21的侧壁上。
在一些可选实施方式中，两个所述波导输入模块1在对接端11具有波导阻抗匹配台阶12。
在一些可选实施方式中，所述金属隔板3在连接所述隔离电阻4处设置有加强筋31。
在一些可选实施方式中，所述加强筋31为直径超过所述金属隔板3厚度的实心柱体结构。
在一些可选实施方式中，所述隔离电阻4的阻值设置为90-110欧姆。
在一些可选实施方式中，所述隔离电阻4的阻值设置为100欧姆。
在一些可选实施方式中，所述波导输入模块1包括过渡段13，所述过渡段在靠近所述波导输出模块2的位置处的高度小于其远离所述波导输出模块2的位置处的高度。
在一些可选实施方式中，所述金属隔板3的长度为该功率合成器内传输波长的四分之一，金属隔板在跨接电阻处可适当加厚以加强其结构强度，满足其物理结构的承载能力，以保证电阻跨接其上不会因受力而损坏。
对上述功合器进行仿真，结果表明该结构实现了反相功分，且具有较好的隔离性能与端口驻波性能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于波导结构的高隔离度大功率合成器，包括两个波导输入模块(1)及一个波导输出模块(2)，两个所述波导输入模块(1)沿第一轴线延伸对接后形成对接端(11)，所述波导输出模块(2)以垂直于所述第一轴线的第二轴线布置，且连接在所述对接端(11)，其特征在于，在所述对接端(11)处设置有金属隔板(3)，所述金属隔板(3)的板面垂直于所述第一轴线，所述金属隔板(3)与两个所述波导输入模块(1)的对接端(11)处的底壁间连接一隔离电阻(4)；
其中，所述波导输出模块(2)为腔体结构，所述金属隔板(3)的侧边固定在所述波导输出模块(2)的腔体侧壁上，所述金属隔板(3)在连接所述隔离电阻(4)处设置有加强筋(31)。
2.如权利要求1所述的基于波导结构的高隔离度大功率合成器，其特征在于，两个所述波导输入模块(1)在对接端(11)具有波导阻抗匹配台阶(12)。
3.如权利要求1所述的基于波导结构的高隔离度大功率合成器，其特征在于，所述加强筋(31)为直径超过所述金属隔板(3)厚度的实心柱体结构。
4.如权利要求1所述的基于波导结构的高隔离度大功率合成器，其特征在于，所述隔离电阻(4)的阻值设置为90-110欧姆。
5.如权利要求4所述的基于波导结构的高隔离度大功率合成器，其特征在于，所述隔离电阻(4)的阻值设置为100欧姆。
6.如权利要求1所述的基于波导结构的高隔离度大功率合成器，其特征在于，所述波导输入模块(1)包括过渡段(13)，所述过渡段在靠近所述波导输出模块(2)的位置处的高度小于其远离所述波导输出模块(2)的位置处的高度。
7.如权利要求1所述的基于波导结构的高隔离度大功率合成器，其特征在于，所述金属隔板(3)的长度为该功率合成器内传输波长的四分之一。
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