[实用新型]一种Ka波段同轴波导内空间功率分配/合成器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波频段空间功率合成的技术领域，尤其是指一种Ka波段同轴波导内空间功率分配/合成器。

背景技术

在微波通信系统中，发射机功率的大小决定了整个系统的作用距离和抗干扰能力，高功率放大器是发射机中必不可少的关键部分。由于单个半导体固态器件在微波频段尺寸减小、功率容量下降，其输出功率已经难以满足无线通信电子系统的需求，因此人们采用功率合成网络的方法获得大功率的信号输出。

功率合成技术的关键是实现多路数、低损耗、宽频带、高隔离度、高平衡性的功率分配/合成网络。径向功率分配/合成器由于其能一次实现多路功率等幅同相分配，因而一直是人们研究的热点。另外，在相同的合成路数下，径向合成放大器相对于二进制结构损耗更少，效率更高。而同轴波导内空间功率合成器合成路数呈径向分布，能直接在同轴波导内实现功率的合成，相对于一般径向功率合成器具有更紧凑，效率更高的特点。

2008年，Dirk I.L.de Villiers等人在TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES上发表了题为“Design of Conical Transmission Line Power Combiners Using Tapered Line Matching Sections”的文章，该结构采用同轴SMA连接头进行信号的输入和输出，其径向波导呈圆锥形状，能有效大大增加工作带宽。该结构在X波段能达到47％相对带宽，但输出端口的匹配和隔离较差，且该结构存在加工的复杂性，若要将该结构应用于毫米波段讲存在较大困难。

在2009年，宋开军等人在TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES上发表了题为“Planar Probe Coaxial-Waveguide Power Combiner/Divider”的文章，其使用同轴SMA连接头输入信号，信号经过扩展同轴波导传输准TEM模，最后经波导-微带线转换输出。该结构优点在于设计简单，整体紧凑；其缺点是该结构属于谐振型结构，输出端口没有加入隔离电阻，端口的隔离和匹配比较差，另外，随着频段变高，微带结构损耗会越来越大。

在2002年，Pengcheng Jia等人在TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES上发表了题为“Multioctave Spatial Power Combining in Oversized Coaxial Waveguide”的文章，该结构特点为在扩展同轴波导内放置32路鳍线阵列，实现多路空间功率的分配/合成。空间功率合成结构带宽宽，结构紧凑，是功率合成技术研究的重点之一。

目前，由于毫米波卫星通信得到快速发展，工作于Ka波段的功率合成放大器得到广泛研究，一种尺寸紧凑的空间功率分配/合成器具有重大的研究价值。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种Ka波段同轴波导内空间功率分配/合成器，具有较宽的工作频带、低插损，尺寸紧凑、结构容易实现的特点。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种Ka波段同轴波导内空间功率分配/合成器，包括用于馈电的矩形波导-同轴波导TEM模模式转换器、输入同轴波导以及置于该输入同轴波导内的由十六片或以上渐变槽线天线组成的阵列，所述矩形波导-同轴波导TEM模模式转换器由依次相连的输入矩形波导、基于H-T分支功率分配器的一分四路功率分配网络、模式转换段、圆波导-同轴波导过渡段、输出同轴波导组成，其中，所述矩形波导-同轴波导TEM模模式转换器的输出同轴波导与输入同轴波导相连，所述输入同轴波导用于同轴波导信号的输入，该输入同轴波导内的渐变槽线天线组成的阵列连接微带，用于耦合同轴波导内信号，最终通过微带输出。

所述一分四路功率分配网络包括两级H-T分支功率分配器，其中第一级H-T分支功率分配器的两路输出端经过两个E面90°拐角与第二级H-T分支功率分配器相连。

所述渐变槽线天线为采用双面覆铜介质板制作的平面宽带天线。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型提出一种在Ka波段工作的同轴波导内空间功率分配/合成器，相比于传统二进制结构、行波结构、径向结构的功率分配/合成器，本实用新型具有结构更紧凑、合成效率更高的特性。