[发明专利]一种基于E‑T接头的小型化波导功率合成网络

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体是W波段收发组件中功率合成问题。

背景技术

毫米波(Millimeter)一般指波长为10mm～1mm，相应频率为30～300GHz的电磁波。毫米波的工作频率介于微波和光之间，因此兼有两者的优点。W波段(75～110GHz)作为一个“大气窗口”，在传播过程中衰减相对较小，是毫米波中一个不可忽视的一个频段。此外，毫米波穿透性远远高于红外线和可见光，传播中不易受到气候改变的干扰，适合于全天候工作。因此，在卫星通讯﹑电子对抗﹑微波散射、雷达、遥感等领域具有广泛的应用。随着分辨率、带宽等应用需求的不断提高，对W波段毫米波器件、放大器及相关组件的研究引起了各国高度重视并竞相研制。

在W波段由于单个MMIC芯片的输出功率受制于工艺的限制，往往十分有限。而随着雷达作用距离的提高，对收发组件的发射功率提出了更高的要求，这就需要采用功率合成技术提高组件的发射功率。传统的功率合成形式可以归为四大类：芯片式功率合成、电路式功率合成、空间功率合成以及复合式功率合成。

本发明是基于传统T型节形式，将两路功率信号进行合成，为了减小整个合成系统的尺寸，在设计中引入90°E面弯转换，90°H面弯转换，并在输入口采用微带-波导探针过渡，在合成网络部分采用背对背E-T接头及微带-波导探针设计，便于与MMIC芯片直接集成，实现功率放大、合成的目的。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决W波段固态收发组件中发射支路功率合成及小型化问题，本发明设计了一种插损低、效率高及尺寸小的功率合成网络。

技术方案

一种基于E-T接头的小型化波导功率合成网络，其特征在于包括两个背对背的E-T接头，在第一个E-T接头的输入端连接馈入探针，输入端拐弯处设有90°E面弯，第一个E-T接头的功分口为弧形弯，第一个E-T接头和第二个E-T接头分别通过左合成探针、右合成探针连接，第二个E-T接头的合成口为弧形弯，输出端拐弯处设有90°H面弯，在第一个E-T接头和第二个E-T接头的合成腔体内中心对称处设有“锲”型切口。

所述的90°E面弯和90°H面弯的切口尺寸由以下几个公式约束：

两个中较大的一个

其中，L为切口折弯部分的轴线长度，λ_g为波导波长，λ_c为截止波长，a、b分别对应波导的宽边和窄边尺寸，f为工作频率，f_c为截止频率，ν是波速，P为波导的传输功率，λ为工作波长，H_z为纵向磁分量，S为闭合曲面积。

所述的馈入探针、左合成探针、右合成探针均采用石英SiO2材料，介电常数为3.8，厚度为0.127mm。

所述的馈入探针、左合成探针、右合成探针采用薄膜工艺进行加工精度保证。

所述的“锲”型切口的尺寸为0.263mm×1.6mm。

所述的弧形弯的半径为0.65mm。

所述的90°E面弯的切口为45°，长度为0.9mm。

所述的90°H面弯(8)的切口为45°，长度为1.41mm。

有益效果

本发明提出的一种基于E-T接头的小型化波导功率合成网络，采用背对背E-T形式进行功率合成。输出端口采用标准WR10接口形式，便于与测试系统进行对接。有益效果如下：

1)插损低。在合成网络的微带-波导过渡处，采用损耗较小的石英(SiO₂)作为探针材料，同时采用薄膜工艺，进一步提高了加工精度。通过优化微带探针的尺寸参数，改善了链路匹配，减小了插损，整个链路插损只有0.12dB。

2)效率高。在功率的合成处采用波导结构进行功率合成，通过优化波导传输匹配，有效降低了传输损耗，提高了合成效率，合成效率达到了93.6％。

3)小型化。在合成网络的输入输出端口分别引入90°E面弯和90°H面弯，通过优化90°弯的切口尺寸，进一步改善传输链路驻波，减小了合成尺寸。

4)易扩展。通过合理布局，可以将该二路合成网络进行四路、八路扩展，满足不同功率输出下的合成要求。

附图说明

图1 E-T结构图

图2 E-T接头等效电路图

图3合成网络整体结构示意图

1-馈入探针，2-90°E面弯，3-左合成探针，4-“锲”型切口，5-合成探针，6-右合成腔体，7-弧形弯，8-90°H面弯