[发明专利]一种毫米波段空间径向功率合成器

说明书

本发明涉及一种毫米波段空间径向功率合成器，属于毫米波功率合成领域。该毫米波段空间径向功率合成器包括功率分配器和功率合成器；所述功率分配器与功率合成器顺序叠置，以便射频信号依次经过功率分配器和功率合成器；所述功率分配器包括上腔体块；所述上腔体块一侧面形成分配器的分路矩形波导，另一侧面上嵌设上盖板；所述功率分配器与功率合成器内部形成射频信号输入通道，及射频信号输出通道；所述射频信号输入通道与射频信号输出通道在合成器中以“U”型路径传导，且波导输出口与波导输入口均设于上盖板。本发明的3毫米波段8路径向波导功率合成器可有效解决传统波导空间径向功率合成器在工作在极高频率下功放散热困难，及装配难度高等方面的问题。

技术领域

本发明涉及毫米波功率合成技术领域，具体地，涉及一种工作在3mm波段，基于主模TEM的同轴径向波导功率合成器。

背景技术

毫米波对应频率范围在30-300GHz即波长在1-10mm的电磁波，介于微波与红外光波之间，具有穿透性好、发射设备体积小等优点，广泛运用于雷达、卫星导航、电子对抗、移动通信等领域。在毫米波的应用研究中，系统常常需要瓦级甚至上百瓦的功率输出，但对于单个功率放大器芯片的输出功率一般只有数十毫瓦至数百毫瓦，因此在毫米波尤其在高频段内提高固态器件的功率值得深入探讨研究。

随着现代雷达与通信技术的发展，提出了一种固态功率合成技术，它是有效提高单个功率放大器芯片功率的方法之一。该技术是将N个固态功放芯片进行功率合成，达到大幅提升功率的目的，如图1为功率合成电路拓扑结构。功率分配合成主要由功率分配器（简称功分器）来实现，其功分器性能的好坏直接影响着功率合成器的输出功率和合成效率，一般的功分器有T形结、电桥、径向合成网络等。

在最近20年内，位于毫米波8mm低频段的功率合成器已经被大量的研究并取得广泛的运用，可随着对系统分辨率、带宽等性能需求的不断提高，3毫米波段的研究应用必将得到越来越多的重视，然而在3mm这种极高频段进行功率合成时却面临着诸多困难：波长更短使得电路尺寸减小而难以加工，传输过程中损耗更大使得很多合成网络难以适用，单个固态器件输出能力更低使得需要采用的合成路数众多而难以实现，在工程应用时功放散热难以解决的问题等。

在现有技术当中，功率分配合成主要的功率分配器使用的是多级3dB功分器合成和基于圆波导和同轴径向合成方式等，其存在以下缺陷：

1、多级的3dB 功率合成器组成的功率功分/合成网络，体积大，集成度较低；

2、在多级的功分器合成中，随着级数的增加，损耗骤增，最后功率合成效率低；

3、利用圆波导模式转换的径向合成技术，TE01/TM01 模式都是圆波导的高次模，使用这两种模式需要设计专门的结构抑制低阶其他模式，导致电路结构复杂，不利于工程上的生产组装；

4、在现有径向合成网络结构中，其波导-微带过渡结构多采用垂直面放置，功放模块的散热效率差，工程上严重缺乏实用价值；

5、常用的同轴径向合成网络结构中，输入和输出端不在同一平面，使得测试难度大，组装复杂，难以通过产业化的方式实现批量生产。