[发明专利]微波空间功率合成器件及合成方法

说明书

本发明公开了一种微波空间功率合成器件及合成方法。发明的器件为一个矩形结构，由多个间隔相等的平行金属板组成。板子的长度是工作波长的整数倍，板子的厚度和宽度可以根据需要进行调节。将多个线微波辐射源调节到辐射相位相同后，沿着板子长度方向放置在距离板子端面为波长整数倍的位置上，即可获得空间功率合成的辐射效果。这种功率合成效果是在器件以外的任意空间位置都有效的。

技术领域

本发明属于新型的微波器件，涉及到空间微波功率合成技术。

背景技术

单台微波源要输出更高功率微波受到了从高电压技术、绝缘技术、系统散热、器件技术、天馈结构到运输等诸多方面的限制。实现高功率的微波可以借助于功率合成技术来实现。而微波的功率合成技术可以分为：路的功率合成技术和空间功率合成技术。路的功率合成技术是通过在微波振荡电路中加入分路器，放大器和合成器来实现对微波辐射功率的提高的【1-4】。空间功率合成技术则主要是基于天线阵列技术，通过调节每个天线单元辐射的相位，同时可以在每个天线单元中加入透镜来实现在预计的空间位置达到最佳的相长干涉，进而在该位置实现最佳的功率合成【5，6】。路的合成技术系统的稳定性差（其中一个芯片不工作会导致整个系统不工作），会产生有害的热相互作用。同时，路的合成技术产生的高功率微波是被限制在一定的空间区域中（比如谐振腔或者波导中），并不是扩散到自由空间中的（限制了其应用，比如高功率微波雷达就不适合用这种方式）【7】。相比之下，空间功率合成技术具有高的功率容量，高可靠性的优点【8】。但是目前的空间功率合成技术，只有在满足相长干涉的空间位置的功率是叠加增强的，而相消干涉的空间位置的功率反而是减弱的。

【1】K. J. Russell, Microwave power combining techniques, IEEE Trans.Microwave Theory Tech., MTT-27: 472–478 (May 1979).

【2】K. Chang, and C. Sun, Millimetre-wave power-combining techniques,IEEE Trans. Microwave Theory Tech. MTT-31: 91–107 (Feb. 1983).

【3】C. T. Rucker et al., Series-connected GaAs and Si diode chips:some new results, Electron. Lett. 13(11): 331–332 (1977).

【4】C. T. Rucker et al., Multichip IMPATT power combining, a summarywith new analytical and experimental results, IEEE Trans. Microwave TheoryTech. MTT-27: 951–957 (1979).

【5】D. Staiman, M. E. Breese, and W. T. Patton, New technique forcombining solid-state sources, IEEE J. Solid-State Circuits. SC-3: 238–243(1968).

【6】J. C. Wiltse and J. W. Mink, Quasi-optical power combining ofsolid-state sources, Microwave J. 144–156 (1992).

【7】 Bialkowski, M. E., Tsai, F. C. E. Power combiners and dividers.Encyclopedia of RF and microwave engineering (1999).