[发明专利]一种多路毫米波功率合成器

说明书

本发明公开了一种多路毫米波功率合成器，利用基于波导结构的空间功率合成技术，使多路高功率毫米波在一个波导中合成并输出，从而将几个源的辐射输出利用波导结构将进行合成，进而提高总功率的输出；该合成器结构工作频率为94GHz，此频率点波束窄，穿透能力强，衰减小，运用于雷达通信以及成像具有独特的优势进而提高总功率的输出；并在根据此工作频率，设计的器件结构具有小型化的优点，并能承载MW级较高功率的传播。能够对多路毫米波进行高效的功率合成，增大输出功率，极大提高了能量的传输，并且输入的多路毫米波为高斯光态，经波导内合成后输出波形仍然为高斯波型，具有良好的应用能力。

技术领域

本发明属于毫米波功率合成领域，更具体地，涉及一种多路毫米波功率合成器。

背景技术

微波是无线电波，通常是定义在300MHz-300GHz频率范围内的电磁波，它是一个比普通无线电波段的波长更短(频率更高)的波段，故名微波。它的波长大概在1mm到1m之间，根据波长的大小将它分成分米波，厘米波和毫米波，伴随微波技术的发展，1mm波长以下的亚毫米波也称为微波。波的频率是由波源决定的，因此同一频率的波在不同介质中的频率是不变的，但波长和传播速度是变化的。微波在其传播过程中，若所遇物体的几何尺寸大于或可与波长相比拟时，就会产生反射，波长越短，传播特性越与几何光学相似。毫米波属于微波的一种，它的波长在1mm到10mm之间(频率30GHz-300GHz)。毫米波具有极宽的带宽，可利用频带资源丰富，在相同天线尺寸下，毫米波的波束很窄，能更清晰的观察目标的细节。毫米波探测能力强，可利用宽带光谱能力来抑制多径效应和杂乱回波，有效的消除相互干扰。毫米波对降雨，灰尘，烟雾和等离子的穿透能力却比大气激光和红外强得多。并且毫米波元器件尺寸小，这十分利于系统小型化。发展毫米波器件一直是发展毫米波技术的先导，研制宽带、低噪声、大功率、高效率、高可靠、长寿命、多功能的毫米波器件是该技术的关键。

单个毫米波功率源的输出功率由于材料性能的限制是有限的，因此输出功率是有限的，然而一些实际的工作条件下需要更高的功率。高功率的产生不可能来自于单个功率源，因而空间功率合成技术被提出用于研制功率合成器件。过去研制的功率合成器基本都在X波段和Ka波段，极少有应用在高频率毫米波波段的功率合成器结构。因此迫切需要开展功率合成技术的研究，探索突破单台源输出功率限制的方法，从而进一步提高辐射的总能量和总功率。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多路毫米波功率合成器，由此解决现有的功率合成器难以对高频率毫米波波段的功率进行合成的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多路毫米波功率合成器，包括：1个主波导管及n个副波导管，2≤n≤4；所述主波导管和副波导管均为长度、半径相同的圆形波导管；

所述n个副波导管分别位于所述主波导管上、下、左或右方向中的任意n个方向，分别通过耦合缝与所述主波导管连接；

n路毫米波分别由所述n个副波导管输入，经耦合缝耦合至主波导管进行功率合成后，从主波导管输出。

优选地，所述n路毫米波为TE₁₁模式的高斯光型毫米波；

位于所述主波导管左、右方向的副波导管输入高斯光型垂直极化TE₁₁毫米波，位于所述主波导管上、下方向的副波导管输入高斯光型水平极化TE₁₁毫米波。

优选地，所述主波导管和副波导管的中心为真空，且管壁均采用铜金属材料。

优选地，铜壁厚度为2mm。

优选地，所述主波导管和副波导管的半径r和长度l₁为：r＝3.6mm，l₁＝900mm。

优选地，所述副波导管的前端为输入端，所述主波导管的末端为输出端；