[发明专利]基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器

说明书

本发明公开基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器，属于微波元件的技术领域。该波导功率合成器由多路并行的波导以及波导间的耦合结构组成。多路并行的波导平行排列，其中，主路波导居中，主路波导一侧端口为输入端口，每一路耦合波导与输入端口同侧的端口接匹配负载，其余矩形波导沿主路波导两侧对称排布，所有波导的另一侧端口形成功率分配或功率合成端口。该波导功率合成器结构简单，易于加工，具有良好的通带特性、反射特性以及传输特性，适用于功率合成放大结构的使用。对该波导功率器件进行二级级联形成二维波导功率合成网络,大幅提高合路效率。

技术领域

本发明公开基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器，涉及微波技术，该波导功率合成器具有结构简单、易于加工、通带特性良好且具有可扩展性的特点，适用于需要功率合成放大结构的微波组件，属于基本电气元件的技术领域。

背景技术

伴随着微波技术的发展，微波技术已广泛用于导航、雷达、点对点通信系统和其它许多领域，因此需要大功率微波和毫米波设备。功率合成器是大功率微波和毫米波设备必不可少的电路器件，通过对微波功率放大器等设备的输出进行相干合成，从而获得更高的输出功率。波导功分器作为可以分配以及合成功率的微波组件，常用于大功率微波和毫米波设备，波导功分器的性能直接关系到整个大功率微波和毫米波设备的最大输出功率，影响整个设备的功率合成效果。

在众多功率分配合成方式中，有如下三种获得较大输出功率的合成方式：第一种为通过多级级联的功分器进行功率的多级放大合成，但通过传统的波导功分器进行多级级联以满足需求的功率要求时，通常会有结构较为冗长、损耗较大、加工成本较高等缺点；第二种为使用径向波导合路器的方法，各输出端口之间没有隔离，导致任意一路功放的损坏都会影响整个功率合成网络工作的安全性；第三种为基于T型枝节或Y型枝节波导功分器的功率合成方法，在实现多数合路端口时，需要级联较多阶合路器，结构较大，损耗增加，合路效率降低。

本发明旨在提出基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器，通过简单的耦合结构实现多路功率合成。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器，易于加工，更适于级联组成的二维波导功率合成网络，解决传统波导合成器结构尺寸大、损耗大、各输出端口隔离度低的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器，包括多路并行的矩形波导以及波导间的多孔耦合结构。其中，一路矩形波导作为主路波导，其余各路与主路波导平行的矩形波导为耦合波导，各耦合波导以关于主路波导中心面对称的方式排列。主路波导的一侧端口为输入端口，与输入端口同侧的耦合波导端口接入尖劈负载，所有波导的另一侧端口为输出端口。各矩形波导间通过多孔耦合结构相连，从而进行功率分配。

以孔径的高（即各波导的间距）和宽以及孔径的间距作为三个优化变量，在设定各多孔耦合结构中的孔径高度与矩形波导宽度相同的前提下，调节孔径的宽度及孔径的间距以优化耦合结构的耦合效果和工作带宽。每个多孔耦合结构包含奇数个（至少三个）孔径且所有孔径关于主路波导中心对称。在沿着主路波导E面向外侧逐渐扩展耦合波导的过程中，多孔耦合结构中孔径的宽度逐渐增大，相应地，多孔耦合结构中的孔径间距逐渐缩小。

进一步地，基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器的各输出端口添加有用于相位补偿的膜片。

再进一步地，将至少两个基于E面多孔扩展耦合结构的多路波导功率合成器沿着E面堆叠形成二维波导功率合成网络，将一个一维功率合成器的输出端分别与堆叠形成二维波导功率合成网络的每个多路波导功率合成器的输入端连接，一维功率合成器的输出端通过扭波导与每个多路波导功率合成器的输入端连接。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）本发明的多路波导功率合成器，仅通过多路平行波导间数个孔径的直接耦合形成以主波导为中心的对称结构，实现多路端口输出的波导功率分配。