[发明专利]基于同轴TE01模式的n路波导空间径向功率分配合成器

说明书

本发明提供一种基于同轴TE01模式的n路波导空间径向功率分配合成器，包括同轴线，n个大小形状相同的辐射状排列的矩形波导，n个矩形波导沿径向均匀分布，同轴线底部设置三级同轴匹配短路面。由于采用同轴圆对称TE01模式，可有效降低非圆对称模式干扰，得到优于传统的基于圆波导TE01模式径向功率分配合成器工作频率带宽，并克服了传统的基于同轴线径向波导空间功率分配合成器在高频应用时的尺寸限制和功率容量限制，具有工作频带宽、合成支路数目多、功率容量高、适用于高频率工作以及便于加工实现的技术特点，突破了传统波导空间径向功率合成器所面临的诸多限制，可用于实现微波、毫米波、太赫兹频段的宽带多路高功率合成系统。

技术领域

本发明涉及微波毫米波太赫兹技术领域，特别涉及微波毫米波太赫兹功率合成技术领域。

背景技术

在波导空间径向功率合成技术中，多个单模支路(多为矩形波导)以径向构架的方式组合为圆对称模式合成输出，具有合成支路多、合成效率高的技术特点，备受业内关注。当前，波导空间径向功率合成器根据合成输出的圆对称模式不同，分为基于圆波导TE01模式的径向功率合成器和基于同轴TEM模式的径向功率合成器。

在基于圆波导TE01模式的径向功率合成中，多个TE10模式矩形波导支路以两两宽边相邻的方式沿圆波导周界径向排列，在圆波导内组合成圆对称TE01模式输出。在这类合成技术中，合成输出的圆波导圆对称TE01模式为高阶模式，其他非圆对称模式(特别是低阶模式)干扰严重地损坏了径向功率合成器中的支路幅度、相位一致性，降低了功率合成的效率，限制了工作带宽。因此，这类合成技术难以实现微波毫米波宽带高效率合成。

在基于同轴TEM波模式的径向功率合成器中，多个TE10模式矩形波导支路以两两窄边相邻的方式沿同轴周界径向排列，在同轴线内组合成圆对称TEM模式输出。在这类合成技术中，各支路矩形波导两两窄边相邻，宽边尺寸保持确定值，要增加合成网络支路数目，势必增大同轴线直径，这必将带来高次模式的干扰；另外，合成输出的同轴TEM模式其单模工作特性须由较小横截面尺寸保证，这在高频率(比如毫米波、THz)应用时带来更大的加工实现难度，同时也会降低系统的功率容量。因此，这类合成技术在合成支路数目不会太多、工作频率不会太高、且功率容量也不会太高，高频率下加工实现难度大，不便于毫米波多路高功率合成应用。

为此，针对以上传统的波导空间径向功率合成技术缺陷，本发明提出了一种基于同轴TE01模式的新型n路波导空间径向功率合成器，将多个TE10模式矩形波导支路以两两宽边相邻的方式沿同轴线周界径向排列，组合成同轴圆对称TE01模式输出。在这种新型波导空间径向功率合成器中，所合成输出的圆对称模式为同轴圆对称TE01模式，可有效降低非圆对称模式干扰，得到优于传统的基于圆波导TE01模式径向功率合成器工作频率带宽；并且，这种新型径向功率合成器中，同轴线工作于高阶模式，可采用较大尺寸横截面的同轴线实现；还有，径向排列的各支路矩形波导可采用窄边尺寸较小的低阻抗波导，可在不增加同轴线尺寸的情况下实现合成网络支路数目的增多。可见这种新型波导空间径向功率合成器具有工作频带宽、合成支路数目多、功率容量高、适应于高频率工作以及便于加工实现的技术特点，突破了传统波导空间径向功率合成器在高频率、宽频带、多支路、高功率以及加工实现等方面所面临的诸多限制，可用以满足日益增长的微波、毫米波、太赫兹宽带高功率合成需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种基于同轴TE01模式的n路波导空间径向功率分配合成器，可有效解决传统波导空间径向功率分配合成器在高频率、宽频带、多支路、高功率以及加工实现等方面所面临的诸多问题。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：