[发明专利]一种毫米波宽带脊探针径向波导功率分配/合成器

权利要求书

1.一种毫米波宽带脊探针径向波导功率分配/合成器，包括同轴输入波导、过渡结构、径向波导和N路脊探针耦合输出阵列；

所述过渡结构为将同轴波导过渡到径向波导的光滑阻抗渐变结构；

所述径向波导包括径向波导圆盘结构和匹配圆环结构，其中径向波导圆盘结构输入端同过渡结构输出端连接，且径向波导圆盘结构最外侧为短路壁的封闭结构；径向波导圆盘结构的高度与过渡结构内外导体末端的垂直高度差相同；匹配圆环与径向波导圆盘结构外侧短路壁相接，匹配圆环高度小于径向波导圆盘结构高度；

所述N路脊探针耦合输出阵列位于径向波导下方，包括呈圆对称均匀分布的N路脊探针耦合输出结构；所述脊探针耦合输出结构包括脊探针结构1、脊波导弯头结构和脊波导到矩形波导探针过渡结构；

所述脊探针结构1包括依次连接的脊探针、λ/4阻抗变化段和脊波导；其中脊探针由脊波导内脊延伸插入径向波导圆盘结构内部；λ/4阻抗变换段为高阻抗段，以实现脊探针到脊波导之间的阻抗匹配；脊波导则与下方的脊波导弯头结构连接；

所述脊波导弯头结构实现电磁波由垂直方向到水平方向的变换；

所述脊波导到矩形波导探针过渡结构包括脊探针结构2、阶梯矩形过渡波导和输出矩形波导；脊波导到矩形波导探针过渡结构用以实现脊波导到标准输出矩形波导的过渡转换；脊探针结构2由脊波导内脊延伸出来插入阶梯矩形过渡波导；

阶梯矩形过渡波导为多级阶梯矩形波导结构，将脊探针结构2匹配到矩形波导，实现信号的低反射传输；输出矩形波导采用标准矩形波导，以方便同其它毫米波系统进行连接。

2.如权利要求1所述的一种毫米波宽带脊探针径向波导功率分配/合成器，其特征在于：所述过渡结构外导体轮廓曲线是半径为R的1/4圆弧，内导体轮廓曲线为M段圆弧连接的光滑曲线；过渡结构具有渐变阻抗，实现同轴波导阻抗到径向波导输入端阻抗之间的宽带匹配。

3.如权利要求2所述的一种毫米波宽带脊探针径向波导功率分配/合成器，其特征在于：所述过渡结构阻抗渐变关系可以是指数渐变、三角渐变、Klopfenstein渐变或任意其它渐变关系。

4.如权利要求2所述的一种毫米波宽带脊探针径向波导功率分配/合成器，其特征在于：所述过渡结构内导体轮廓曲线的设计要点和步骤如下：

设标准同轴波导内外导体半径分别为a、b，过渡结构的长度以外导体曲线长度计，则过渡段长度s为πR/2；过渡结构阻抗随长度z变化关系为Z(z)，其中0≤z≤s；

(1).将外导体轮廓曲线1/4圆弧等分成M段圆弧，M段圆弧可以得到M+1个坐标点，得到等分圆弧段连接处任意点k的坐标0≤k≤M，其中坐标上角标代表内外导体曲线，1代表外导体曲线，2代表内导体曲线，下角标k代表第k个点；

(2).过上面等分圆弧连接点做M条与外导体圆弧相切的直线除k＝0的点即与同轴波导相接的点，并且这些切线与y轴相交得到M个点；其中，任意第k条切线的方程为：

任意第k条切线与y轴的夹角为：

切线与y轴相交点坐标为(0，C_k):

(3).因为过渡结构的长度以外导体曲线长度计，则点阻抗为结合锥形波导特性阻抗，由C_k引内导体曲线的切线时，与y轴的夹角为：

从而，可以得到内导体除k＝0点外，第M段圆弧的第M条切线的方程，结合点C_k坐标，第k条切线方程为：

(4).因为过渡结构内导体是通过M段圆弧连接而成的光滑曲线，设其中第k段圆弧的圆心坐标为(p_k,q_k)，半径为r_k；从几何关系上可以得到，内导体第k段圆弧的圆心位于直线上，结合公式(7)，得到p_k和q_k满足关系：

再由第k段圆弧的圆心(p_k,q_k)到直线和直线距离相等得到p_k和q_k满足的另一个关系：

由公式(8)和(9)结合前面的公式求出内导体各段圆弧的圆心和半径，最后将各段圆弧连接得到内导体轮廓的光滑曲线。