[发明专利]一种宽带高功率径向波导合成器及实现方法

说明书

本发明涉及一种宽带高功率径向波导合成器及实现方法，用于解决高功率径向波导合成器结构复杂、加工困难、耐功率低和多路宽带高幅相一致性较难实现等问题，属于雷达、通信系统微波技术领域。高功率径向波导合成器多路输入端在径向波导腔体的周围沿着圆周均等分布，多路输入端同轴波导外导体、带状线上下板和构成径向波导腔体的下腔体和上盖板之间是一体设计制造成型，多路输入端内芯、带状线中间导体和同轴波导内导体一体设计构成多路输入内导体，带状线中间导体末端和下腔体内高度为H2，内径为R4的环岛之间紧配合，一体门钮和短路块之间相紧靠以实现多路输入端同轴波导到径向波导腔体转换以及径向波导腔体到输出矩形波导转换。

技术领域

本发明属于雷达、通信系统发射机与微波技术领域。

背景技术

固态发射机具有可靠性高、工作电压低和故障弱化能力等特点，正在现代雷达和通信系统中逐步取代真空管发射机，而高功率合成器是大功率集中式固态发射机的关键部件。本发明涉及的宽带高功率径向波导合成器多路输入端在径向波导腔体的周围沿着圆周均等分布，多路输入端输入功率通过多路输入端同轴波导到径向波导腔体的转换进入径向波导腔体功率合成，合成高功率在径向波导腔体中心位置输出，通过径向波导腔体到输出矩形波导的转换，传输至输出矩形波导，输出矩形波导内截面宽度和高度分别为a和b，高功率径向波导合成器采用多路一级合成的方式实现多路合成，多路一级合成方式的合成路径比多路级联合成方式的合成路径短，高功率径向波导合成器具有损耗小和高功率合成效率高的特点。

张政伟等在“S波段大功率径向波导合成器设计”，《无线电工程》2012年，Vol.42，No.6，42-44中设计了一种径向波导合成器，与多路输入端N型插座内芯相连的金属杆作为激励探针延伸到径向波导腔体内部，多路输入端输入功率由激励探针馈送到径向波导腔体内部，合成功率由位于径向波导腔体中心位置与耦合探针连接的1-5/8型同轴插座输出，在激励探针和耦合探针顶端均安装有加载圆盘，这种设计的合成器结构复杂，加工和装配误差使得激励探针和耦合探针及加载圆盘在径向波导腔体内的位置和深度对合成器幅度和相位一致性非常敏感；V.A.Goryashko,et al.在“12-Way 100kW Reentrant Cavity-BasedPower Combiner with Doorknob Couplers”，IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters,Vol.28,NO.2,Feb.2018,111-113中设计的一种径向波导高功率合成器，合成输出端位于径向波导凹状腔顶部中心位置，多路输入端7/16型同轴插座在径向波导凹状腔底部沿着圆周均等分布，与多路输入端7/16型同轴插座内芯相连的激励探针和安装在径向波导凹状腔顶部的圆柱导体相连接，合成输出端耦合探针和位于径向波导凹状腔底部中心位置的中央凸台相连接，这种采用门钮型转换结构实现多路输入激励和合成输出耦合的合成器工作频率较低，工作带宽不宽。

发明内容

本发明目的是为了解决上述现有技术存在的不足，实现本发明目的技术方案主要有多路输入端同轴波导到径向波导腔体的转换和径向波导腔体到输出矩形波导的转换。

高功率径向波导合成器多路输入端4在径向波导腔体1的周围沿着圆周均等分布，与多路输入端4相连的同轴波导3内外径分别为Φd1和ΦD1，在同轴波导3和径向波导腔体1之间，设计一段长度为SL带状线2，带状线2上板和下板相距为H1，带状线2中间导体的宽度和厚度分别为SW和ST，带状线2中间导体、同轴波导3内导体和多路输入端4内芯一体设计制造成型构成多路输入内导体10，径向波导腔体1由下腔体8和上盖板9构成，同轴波导3外导体、带状线2下板和下腔体8一体设计制造成型，带状线2上板和上盖板9一体设计制造成型，在径向波导腔体1的下腔体8内设计高度为H2，内径为R4的环岛，在环岛设计宽度为带状线2中间导体宽度SW的卡槽，设计环岛高度H2和卡槽深度使得多路输入内导体10位于径向波导腔体1轴向中心位置，多路输入内导体10带状线2中间导体末端和环岛之间紧配合构成多路输入耦合环，多路输入端4输入功率由多路输入耦合环激励进入径向波导腔体1，实现多路输入端同轴波导3到径向波导腔体1的转换。