[发明专利]一种毫米波空间功率分配/合成器

说明书

本发明公开了一种毫米波空间功率分配/合成器，包括标准矩形波导、过渡波导、空气透镜和输出阵列，空气透镜包括上下对称设置的两个金属半圆盘，金属半圆盘根据改进型麦克斯韦鱼眼透镜的原理保留了需要的部分并且去掉信号达不到的部分呈现出半圆盘形，位于上层的金属半圆盘的下表面和位于下层的金属圆盘的上表面为大小相同的内凹弧形面，内凹弧形面的平滑曲线根据改进型麦克斯韦鱼眼透镜原理决定，两个金属半圆盘的内凹弧形面分别形成改进型麦克斯韦鱼眼透镜；优点是输出功率高，频带宽，装配简单，且结构尺寸小，成本较低，能实现小型化。

技术领域

本发明涉及一种毫米波空间功率分配与合成技术，尤其是涉及一种毫米波空间功率分配/合成器。

背景技术

毫米波宽带大功率放大器在通讯、遥感、雷达和电子对抗等领域得到越来越多的应用。近几十年来在微波和毫米波频率范围，提出了多种功率合成技术。准光(空间)功率合成技术是20世纪80年代初提出的一种功率合成方法。在这种准光或空间功率合成中，功率由有源器件耦合为大直径的导波波束，再通过波束聚焦到空间功率需求处或转换为波导模式输出。大直径的波束横截面使得可以采用的合成单元数目更多，从而可提供更大的输出功率。而所有的合成单元都处于并联工作状态，故损耗基本上与合成单元数量无关，这使得空间功率合成在合成单元数量较多时具有十分明显的优势，可以满足高功率的需求。空间功率合成系统中，其能量的分配与合成通过低损耗的波导完成，合成系统中的欧姆损耗很小。合成损耗主要由有源器件耦合输出为传播波束以及传播波束耦合到功率接收端口时引起，而这类损耗可以通过优化设计使其最小，所以空间功率合成总传输损耗很小。

申请号为2016100176525的中国专利中公开了一种准平面高隔离多路功分器，该功分器采用双层基板结构、功分网络和隔离网络，输入射频信号通过上层功分网络实现多路的功率分配，下层隔离网络实现各输出端口优良的隔离特性和输出驻波。但是，该功分器存在以下问题：一、功率分配器受隔离电阻与介质材料等影响其承受的功率容量小，不利于大功率源的功率分配；二、功率分配器适用于微波低频段，对毫米波段插入损耗会较大。申请号为CN200910116194.0的中国专利中公开了一种四路及四路以上同轴功率分配器，该功率分配器利用对称十字分支节对需要多路输出的分配器进行多次分支，前一次十字分支节产生两个直接使用的输出端口及一个用于下一次分支的输出端口。该装置对多路分配时尺寸较大，加工要求和装配要求高，不能实现较支路的功率分配。

申请号为2011100243349的中国专利中公开了一种空间功率分配器/合成器，该功率分配器包括标准矩形波导、过渡波导、空气透镜和输出阵列；输出阵列为U型输出阵列，空气透镜是由上下两层金属圆盘构成的金属圆盘形平行板波导，由龙伯透镜的原理保留了需要的部分并且去掉信号达不到的部分呈现出圆盘形，金属圆盘的下表面向内凹呈弧形面，下层金属圆盘的上表面向内凹呈弧形面，上下两层的各弧形面的平滑曲线由龙伯透镜原理决定。标准矩形波导的宽边垂直于金属圆盘，过渡波导呈喇叭口状，过渡波导的一端与标准矩形波导相连，过渡波导的另一端与圆盘形空气透镜相交，U型输出阵列的输出端面为矩形，U型输出阵列的输入端面是与空气透镜相配合的半圆形圆弧面，U型输出阵列内设有多片与空气透镜的金属圆盘相垂直的平行金属隔板，U型输出阵列内的金属隔板之间的距离等于标准矩形波导的窄边尺寸，U型输出阵列内的金属隔板的高度等于标准矩形波导的长边。该空间功率分配/合成器所有材料均为金属，输出功率高，频带宽，并且装配简单，但使用多路分配或合成时，其构成其核心部件空气透镜必须为一个完整的金属圆盘限制而尺寸比较大，成本较高，且需要较大的空间，不利于功率分配/合成器的小型化设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种输出功率高，频带宽，装配简单，且结构尺寸小，成本较低，能实现小型化的毫米波空间功率分配/合成器。