【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于波导合成，具体涉及了一种基于e-t波导结构的ka波段波导合成器及设计方法。
技术介绍
1、波导合路器常用于微波功放模块中，是一种将多路信号合成一路信号的功率合成器，在射频前端和功放模型收发系统前端承担重要角色。
2、波导合路器的主要技术指标有：中心频率、带宽、功率分配比、分配损耗、插入损耗、回波损耗、隔离度等指标。波导合路器需要考虑工作最大功率，根据最大功率选择合路器的结构和合成通道数量。随着微波射频技术发展，对整个功放模块的尺寸提出了更高的要求，从实际工程应用角度出发，单个功放单元无法达到工程应用指标。在功率合成模块中，对输出端口隔离度有一定要求。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术提供了一种基于e-t波导结构的ka波段波导合成器及设计方法，能满足波导信号从te10模到准tem模的转换，为后续添加功放芯片提供接口。
2、技术方案：本专利技术提供了一种基于e-t波导结构的ka波段波导合成器，包括第一t形波导阻抗变换、与所述第一t形波导阻抗变换两个输出端分别连接的一分二波导功分器、两个第二t形波导阻抗变换；每个第二t形波导阻抗变换的输入端通过一个一分二波导功分器连接第一t形波导阻抗变换的一个输出端；每个第二t形波导阻抗变换的输出端均连接一个波导转微带结构以形成四路波导信号合成输出；所述波导转微带结构设有微带探针；第一t形波导阻抗变换及每个第二t形波导阻抗变换的中央部分下方均设有吸波腔，所述吸波腔内设有波导插条，吸波材料通过所述波导插条安装
3、优选地，所述一分二波导功分器为e-t形波导结构。
4、优选地，所述ka波段波导合成器的输出端使用了e面波导转微带设计，微带线为折角走线。
5、优选地，所述吸波材料为羰基铁吸波材料。
6、一种基于e-t波导结构的ka波段波导合成器设计方法，包括如下步骤：
7、(1)设计e-t分支波导功分器模块；
8、(2)设计λ/4波长阻抗变换；
9、(3)设计羰基铁吸波材料模块；
10、(4)设计e面波导转微带结构；
11、(5)设计功率合成放大器工作原理；
12、(6)对设计完成的波导合成器进行仿真测试数据。
13、优选地，步骤(1)中t形结功分器传输线模型，功分器与特征阻抗为z0的传输线匹配则有：
14、
15、待匹配的两段传输线的特征阻抗分别是z1和z2，阻抗变换器的特性阻抗为：
16、
17、优选地，步骤(2)中矩形波导，阻抗大小具有以下关系：
18、
19、其中，a是波导宽边尺寸，b是波导窄边尺寸，λg是波导波长，zg是波导等效阻抗。
20、优选地，步骤(3)中吸波材料复介电常数ε和复磁导率μ为：
21、ε＝ε′-jε″ (3.1)
22、μ＝μ′-jμ″ (3.2)
23、其中，其中ε′，ε″为复介电常数的实部和虚部，μ′，μ″为复磁导率的实部和虚部；
24、单位体积内吸收的电磁波能量τ如式所示：
25、
26、其中，ε1为真空介电常数；μ1为真空磁导率；e为电磁波电场矢量；h为电磁波磁场矢量。
27、优选地，步骤(4)中矩形波导在te10模式下探针阻抗为：
28、zin＝jx+r (4.1)
29、式中：
30、
31、其中，a，b为波导宽边和窄边尺寸，η为空气波阻抗，β10为矩形波导te10模式相移常数，k为传播常数，l为短路面位置，d为探针长度。
32、优选地，步骤(5)中输入信号经过功率分配器后分为幅度一致的n路信号，每一路信号经过放大单元之后输入到功率合成器，最后通过输出口输出，输出功率为：
33、pout＝η*n*pmmic (5.1)
34、其中，pout为合成器输出功率，η为合成效率，n为输出路数，pmmic为功率放大单元输出功率。
35、有益效果：(1)本专利技术采取e-t波导结构，波导臂处使用两阶四分之一波长阻抗匹配变换，通过调整阶梯的长度和宽度，增加了模块工作带宽；
36、(2)本专利技术采用了两种e-t波导臂的过渡模式，大大减小了波导模块的大小，提升了空间利用率；
37、(3)本专利技术采用了e-t波导腔两级匹配设计，两级一分二波导合成器的最优频段相互互补，通过调整阶梯的长度宽度、切角大小，实现了输入输出口性能改进。
38、(4)本专利技术使用吸波腔设计改善端口隔离情况，同时使用波导插条作为匹配方式，提高了输入口的驻波性能，其次便于吸波材料的安装。
39、(5)本专利技术使用吸波材料代替匹配电路，相比使用微带探针外接负载的方式，提高了腔体内部的一致性，提高了端口之间的隔离度，更加高效的使用了模块内部体积。
40、(6)本专利技术采取了轻量化设计，通过挖孔、一体成型减少螺丝数量，模块总重量小于200g。加工时使用了整体上下模块拼接、内部模块焊接、轻量化减重设计。
41、(7)本专利技术在波导转微带部分使用了悬空微带探针，在保证可靠性的前提下减少了波导腔内基板的长度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于E-T波导结构的ka波段波导合成器，其特征在于，包括第一T形波导阻抗变换(1)、与所述第一T形波导阻抗变换(1)两个输出端分别连接的一分二波导功分器(7)、两个第二T形波导阻抗变换(10)；每个第二T形波导阻抗变换(10)的输入端通过一个一分二波导功分器(7)连接第一T形波导阻抗变换(1)的一个输出端；每个第二T形波导阻抗变换(10)的输出端均连接一个波导转微带结构(8)以形成四路波导信号合成输出；所述波导转微带结构(8)设有微带探针(9)；第一T形波导阻抗变换(1)及每个第二T形波导阻抗变换(10)的中央部分下方均设有吸波腔(3)，所述吸波腔(3)内设有波导插条(2)，吸波材料(4)通过所述波导插条(2)安装在所述吸波腔(3)内。
2.根据权利要求1所述的基于E-T波导结构的ka波段波导合成器，其特征在于，所述一分二波导功分器为E-T形波导结构。
3.根据权利要求1所述的基于E-T波导结构的ka波段波导合成器，其特征在于，所述ka波段波导合成器的输出端使用了E面波导转微带(5)设计，微带线为折角走线。
4.根据权利要求1所述的基于
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于E-T波导结构的ka波段波导合成器设计方法，其特征在于包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于E-T波导结构的ka波段波导合成器设计方法，其特征在于，步骤(1)中T形结功分器传输线模型，功分器与特征阻抗为Z0的传输线匹配则有：
7.根据权利要求5所述的基于E-T波导结构的ka波段波导合成器设计方法，其特征在于，步骤(2)中矩形波导，阻抗大小具有以下关系：
8.根据权利要求5所述的基于E-T波导结构的ka波段波导合成器设计方法，其特征在于，步骤(3)中吸波材料复介电常数ε和复磁导率μ为：
9.根据权利要求5所述的基于E-T波导结构的ka波段波导合成器设计方法，其特征在于，步骤(4)中矩形波导在TE10模式下探针阻抗为：
10.根据权利要求5所述的基于E-T波导结构的ka波段波导合成器设计方法，其特征在于，步骤(5)中输入信号经过功率分配器后分为幅度一致的N路信号，每一路信号经过放大单元之后输入到功率合成器，最后通过输出口输出，输出功率为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于e-t波导结构的ka波段波导合成器，其特征在于，包括第一t形波导阻抗变换(1)、与所述第一t形波导阻抗变换(1)两个输出端分别连接的一分二波导功分器(7)、两个第二t形波导阻抗变换(10)；每个第二t形波导阻抗变换(10)的输入端通过一个一分二波导功分器(7)连接第一t形波导阻抗变换(1)的一个输出端；每个第二t形波导阻抗变换(10)的输出端均连接一个波导转微带结构(8)以形成四路波导信号合成输出；所述波导转微带结构(8)设有微带探针(9)；第一t形波导阻抗变换(1)及每个第二t形波导阻抗变换(10)的中央部分下方均设有吸波腔(3)，所述吸波腔(3)内设有波导插条(2)，吸波材料(4)通过所述波导插条(2)安装在所述吸波腔(3)内。
2.根据权利要求1所述的基于e-t波导结构的ka波段波导合成器，其特征在于，所述一分二波导功分器为e-t形波导结构。
3.根据权利要求1所述的基于e-t波导结构的ka波段波导合成器，其特征在于，所述ka波段波导合成器的输出端使用了e面波导转微带(5)设计，微带线为折角走线。
4.根据权利要求1所述的基于e-t波导结构的ka波段波...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾黎明，朱建彬，柳世龙，奚红杰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。