CN216850278U - 一种三路功率合成装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三路功率合成装置，涉及大功率微波领域，尤其涉及一种三路功率合成装置；包括：一个输出端和三个输入端口；输出端为矩形波导，易于进行机械加工，且内置有若干个阻抗变换块，输入端口利用阻抗匹配结构进行转换。通过调节匹配结构的尺寸、位置等参数，可以优化各端口的与波导之间匹配以及信号传输的路径的相对关系，实现端口幅度以及相位一致性；匹配结构简单、易加工，提高了结构的紧凑性，降低了装配的难度。

Description

一种三路功率合成装置

技术领域

本申请涉及大功率微波领域，尤其涉及一种三路功率合成装置。

背景技术

功率合成器利用功率放大电路对输入信号进行放大,传统的二进制功率合成只可以实现2^n路功率合成，导致在某些工程应用中往往会采用超出需求的合成规模。这不仅导致硬件成本、功耗的增加，还增加了设备的体积、重量，降低了设备长时间工作的性能稳定性。

在现有技术中，实现三路功率分配合成主要有分支波导结构、波导E-T级联结构、链式波导功率合成结构及N路功率合成结构；其中，通常采用分支波导结构实现三路功率分配合成。上述的各种结构，均存在结构不紧凑，加工精度要求高的问题。

如图1所示，分支波导结构在3dB分支定向耦合器的基础上，增加了一路副线波导，构成了中间一路主线波导，两侧两路副线波导的结构。主线和副线波导之间通过分支波导，将主线波导的功率耦合到副线。但是，分支波导结构的相位一致性较差，同时设备的体积以及结构尺寸上不够紧凑，对加工精度要求高。

如图2所示，波导E-T级联结构，采用两级合成，存在多级级联损耗，减小了合成效率。同时，在结构加工过程中实现理想的1:1以及2:1功率分配并不容易，增加了加工难度。

链式波导功率合成结构，通过调节各节的耦合度，方便地实现任意路的功率合成，但是，由于信号传输的路径不一致，因而该结构只能在单频点实现同相输出，偏离该频点后，相位一致性迅速恶化。同时，链式结构端口之间间距较大，导致装置整体尺寸不够紧凑。

N路功率合成结构，采用标准波导输入，再将波导的宽边进行延展，形成波导腔体。该腔体可以等同为一截低阻抗传输线。基于N路功率合成结构的装置体积较大、结构上不够紧凑。同时，对各端口连接处以及电感柱的加工精度要求高。

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种结合二进制等其他合路的方式，可以灵活地获得多路功率合成，且结构紧凑、易加工、高性能的新型功率合成技术显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处二提供一种结构紧凑、易加工、高性能的新型三路功率合成装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种三路功率合成装置，包括：一个输出端和三个输入端口；输出端1为矩形波导，且内置有若干个阻抗变换块；所述输入端口通过内接的内导体与阻抗变换块连接；每一个输入端口分别单独与对应的阻抗变换块连接。

优选的，输入端口包括：第一输入端口、第二输入端口及第三输入端口；第一输入端口与第二输入端口对称分布在矩形波导的中心线的两侧，第三输入端口设置在中心线上；其连接的阻抗变换块分别为第一阻抗变换块、第二阻抗变换块及第三阻抗变换块。

更优选的，第一输入端口与第二输入端口均为同轴端馈结构或微带式侧馈结构。

另一优选的，第一输入端口与第二输入端口均为同轴侧馈结构。

更有选的，第一和第二阻抗变换块均为渐变阻抗变换结构。

另一优选的，第一和第二阻抗变换块均为电耦合或磁耦合匹配结构。

以上的，第三输入端口为同轴端馈结构或微带式侧馈结构。

以上的，第三输入端口为同轴侧馈结构。

具体的，第三阻抗变换块为渐变阻抗变换结构。

另一具体的，第三阻抗变换块为电耦合或磁耦合匹配结构。

本实用新型达到的有益效果：一种三路功率合成装置，包括：一个输出端和三个输入端口；输出端为矩形波导，易于进行机械加工，且内置有若干个阻抗变换块，输入端口利用阻抗匹配结构进行转换。通过调节匹配结构的尺寸、位置等参数，可以优化各端口的与波导之间匹配以及信号传输的路径的相对关系，实现端口幅度以及相位一致性；匹配结构简单、易加工，提高了结构的紧凑性，降低了装配的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的分支波导结构的结构示意图。

图2是现有技术中的波导E-T级联结构的结构示意图。

图3是本申请的实施例1中的三路功率合成装置的立体结构示意图。

图4是本申请的实施例1中的三路功率合成装置的俯视结构示意图。

图5是本申请的实施例1中的三路功率合成装置的侧视结构示意图。

图6是本申请的实施例2中的三路功率合成装置的侧视结构示意图。

图7是本申请的实施例3中的三路功率合成装置的立体结构示意图。

图8是本申请的实施例3中的三路功率合成装置的俯视结构示意图。

图9是本申请的实施例3中的三路功率合成装置的侧视结构示意图。

图10是本申请的实施例4中的三路功率合成装置的立体结构示意图。

图11是本申请的实施例4中的三路功率合成装置的俯视结构示意图。

图12是本申请的实施例4中的三路功率合成装置的侧视结构示意图。

图13是本申请的实施例5中的三路功率合成装置的立体结构示意图。

图14是本申请的实施例5中的三路功率合成装置的俯视结构示意图。

图15是本申请的实施例5中的三路功率合成装置的侧视结构示意图。

其中，图5-图15中包括：

1、矩形波导；

21、第一输入端口；22、第二输入端口；23、第三输入端口；

211、第一内导体；221、第二内导体；231、第三内导体；

212、第一阻抗变换块；222、第二阻抗变换块；232、第三阻抗变换块。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

本申请的一种三路功率合成装置的实施方法之一，如图3至图5所示，一种三路功率合成装置，包括：一个输出端和三个输入端口；输出端为矩形波导1，且内置有若干个阻抗变换块；输入端口通过内接的内导体与阻抗变换块连接；即内导体的一端与输入端口内部的导电结构连接，内导体的另一端与阻抗变换块连接，起到导通的作用，且使每一个输入端口分别单独与对应的阻抗变换块电连接。

具体的，输入端口包括：第一输入端口21、第二输入端口22及第三输入端口23；第一输入端口21与第二输入端口22对称分布在矩形波导1的中心线的两侧，第三输入端口23设置在中心线上；第一输入端口21、第二输入端口22分及第三输入端口23别通过连接的第一内导体211、第二内导体221及第三内导体231与第一阻抗变换块212、第二阻抗变换块222及第三阻抗变换块232单独连接。

更具体的，第一输入端口21、第二输入端口22及第三输入端口23均采用同轴端馈结构。其中，同轴端馈结构，即：输入端口采用同轴接头，且设置在矩形波导1的短路端。

第一阻抗变换块212、第二阻抗变换块222及第三阻抗变换块232均采用渐变阻抗变换结构来进行阻抗的匹配。

更具体的，输出端为金属波导结构，具有较低的***损耗和较高的功率容量。

输入端口利用阻抗变换块进行转换，通过调节阻抗变换块的尺寸、位置等参数，可以优化各端口的与波导之间匹配以及信号传输的路径的相对关系，实现端口幅度以及相位一致性。第一输入端口21与第二输入端口22对称的分布在中心线两侧，位置对称、尺寸相同，因此这两路具有良好的幅度以及相位一致性。

实施例2

本申请的一种三路功率合成装置的实施方法之一，如图3至图6所示，本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：

各个阻抗变换块中，过渡的结构阻抗渐变关系可以是阶梯变换、指数渐变、三角渐变及Klopfenstein渐变中的任意一项。

具体的，如图8所示，第一阻抗变换块212、第二阻抗变换块222及第三阻抗变换块232均采用的是阶梯变换结构，其对应的结构阻抗渐变关系为阶梯变换。

实施例3

本申请的一种三路功率合成装置的实施方法之一，如图7至图9所示，本实施例的主要技术方案与实施例1或实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1或实施例2的区别在于：

具体的，第一输入端口21、第二输入端口22及第三输入端口23均采用微带式侧馈结构。其中，微带式侧馈结构，即：输入端口采用直插式接头，并采用微带线作为内导体与直插式接头连接，且设置在矩形波导1的侧面。

实施例4

本申请的一种三路功率合成装置的实施方法之一，如图10至图12所示，本实施例的主要技术方案与实施例1或实施例2或实施例3基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或实施例2或实施例3中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1或实施例2或实施例3的区别在于：

具体的，第一输入端口21、第二输入端口22及第三输入端口23均采用同轴侧馈结构。其中，同轴侧馈结构，即：输入端口采用同轴接头，且设置在矩形波导1的侧面。

更具体的，与第一输入端口21、第二输入端口22及第三输入端口23对应的第一阻抗变换块212、第二阻抗变换块222及第三阻抗变换块232均采用电耦合匹配结构，即通过电容耦合来匹配相应的阻抗。

另一具体的，与第一输入端口21、第二输入端口22及第三输入端口23对应的第一阻抗变换块212、第二阻抗变换块222及第三阻抗变换块232均采用磁耦合匹配结构进行匹配，即通过磁场耦合来匹配相应的阻抗。

实施例5

本申请的一种三路功率合成装置的实施方法之一，如图13至图15所示，本实施例的主要技术方案与实施例1或实施例2或实施例3或实施例4基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或实施例2或实施例3或实施例4中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1或实施例2或实施例3或实施例4的区别在于：

第一输入端口21与第二输入端口22需保持位置相互对称，尺寸相同，维持良好的一致性，而第三输入端口23相对独立，可单独进行阻抗匹配以及信号传输路径的优化。即第三输入端口23可采用不同于第一输入端口21或第二输入端口22的端口形式，且第三阻抗变换块232可采用与第一阻抗变换块212或第二阻抗变换块222相同或不同的阻抗匹配结构。

具体的，如图13至15所示，第一输入端口21与第二输入端口22均采用同轴端馈结构，第三输入端口23则采用微带式侧馈结构。其对应的第一阻抗变换块212、第二阻抗变换块222及第三阻抗变换块232均采用渐变阻抗变换结构来进行阻抗的匹配。

第三输入端口23与第一输入端口21和第二输入端口22可采用不同的输入形式、输入位置，来进行组合，并连接相匹配的阻抗变换块。各输入结构简单，能够灵活的调节各端口的幅度以及相位一致性，实现高效率的功率合成。

综上所示，本申请采用一阶功率合成，减小了功率合成的路径损耗。同时，采用并列输入结构，将三输入端口设计在同一区域内，避免出现链式结构的相位不平衡的问题。同时，本申请的主体（即输出端）为矩形的波导结构，易于进行机械加工。同时，匹配结构简单、易加工，提高了结构的紧凑性，降低了装配的难度，且***损耗低、功率容量大，可灵活调节阻抗匹配结构，实现宽带低反射的波导转换，提高功率合成的工作带宽。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种三路功率合成装置，其特征在于，包括：一个输出端和三个输入端口；

所述输出端为矩形波导，且内置有若干个阻抗变换块；

所述输入端口通过内接的内导体与阻抗变换块连接；

每一个输入端口分别单独与对应的阻抗变换块连接。

2.根据权利要求1所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述输入端口包括：第一输入端口、第二输入端口及第三输入端口；

所述第一输入端口与第二输入端口对称分布在所述矩形波导的中心线的两侧，所述第三输入端口设置在所述中心线上；其连接的阻抗变换块分别为第一阻抗变换块、第二阻抗变换块及第三阻抗变换块。

3.根据权利要求2所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第一输入端口与第二输入端口均为同轴端馈结构或微带式侧馈结构。

4.根据权利要求2所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第一输入端口与第二输入端口均为同轴侧馈结构。

5.根据权利要求3所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第一阻抗变换块和第二阻抗变换块均为渐变阻抗变换结构。

6.根据权利要求4所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第一阻抗变换块和第二阻抗变换块均为电耦合或磁耦合匹配结构。

7.根据权利要求2至6任一项所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第三输入端口为同轴端馈结构或微带式侧馈结构。

8.根据权利要求2至6任一项所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第三输入端口为同轴侧馈结构。

9.根据权利要求7所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第三阻抗变换块为渐变阻抗变换结构。

10.根据权利要求8所述的一种三路功率合成装置，其特征在于：

所述第三阻抗变换块为电耦合或磁耦合匹配结构。

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