微波功率分配器制造技术

本发明专利技术涉及微波器件。本发明专利技术公开了一种基于波导技术、具有腔体结构的微波功率分配器。本发明专利技术的技术方案是，微波功率分配器，包括矩形波导腔和耦合腔，所述耦合腔基本上成正四棱柱，其一侧柱面的中央部分在所述矩形波导腔终端短路面处与矩形波导腔相接并联通，该柱面的相对柱面开有偶数个窗口，每个窗口中插入一只耦合器，用于耦合微波信号；所述正四棱柱底面长度与矩形波导腔长度相等，所述正四棱柱高度大于矩形波导腔宽度；所述矩形波导腔为微波功率分配器的主路端口，所述耦合器为微波功率分配器的支路端口，所有支路端口为等分端口。本发明专利技术用于微波功率合成或分配，能够获得良好的输入输出驻波和宽频带特性，并且加工简单、装配方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波器件，特别涉及微波功率分配器或合成器。
技术介绍
在微波领域，微波功率放大器是系统组成的重要器件。微波功率放大器最重要的 指标是输出功率、效率以及增益。近年来固态微波功率器件发展迅猛，逐渐替代了以往笨重 的行波管放大器，半导体固态微波器件具有体积小、重量轻、稳定性高等特点，然而固态微 波器件的最大缺点是输出功率相对较低。为了获得大功率微波，往往需要采用微波功率分 配和合成技术，这就是常用的功率分配器和合成器。功率分配器也称为功分器，分有源，无源两种。是一种能将一路输入信号能量分成 两路或多路相等或不相等能量输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此 时也称为功率合路器。所以，微波功率分配器通常可以写成分配器/合成器，如果各个支路 端口分配到的信号相同(包括功率、幅度、相位等)，则称为等分分配器/合成器。如图1所 示的具有一个主路端口和二个支路端口的二等分分配器，能够将主路端口输入的信号分为 二路相同的信号从支路端口输出；图2所示的具有一个主路端口和四个支路端口的四等分 分配器，则可以将主路端口输入的信号分配为四路相同的信号从支路端口输出。微波信号 从主路到支路的分配或从支路到主路的合成，都会产生一定损耗，损耗实质上与功率分配 器的功率分配比有关。如两等分功率分配器的分配损耗是3dB，四等分功率分配器的分配损 耗是6dB。用于微波功率合成的电路有很多种，主要以平面电路的Wilkinson功率分配器、 Langer耦合器等为主，波导功率合成通常采用E面分支或H面分支器，近年来空间功率合成 的方式发展迅速。平面电路的功率分配器/合成器优点是体积小，成本低，但是损耗相对较 大；基于波导的功率合成器特点是损耗极小，但是体积往往较大。另外，普通的波导E面或 H面分支器，带宽往往受限比较大，通常只能达到中心频率的10% 20%，应用范围受限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是提供一种基于波导技术、具有腔体结构的微波 功率分配器，可以提高带宽，降低损耗。本专利技术解决所述技术问题，采用的技术方案是，微波功率分配器，包括矩形波导腔 和耦合腔，所述耦合腔基本上成正四棱柱，其一侧柱面的中央部分在所述矩形波导腔终端 短路面处与矩形波导腔相接并联通，该柱面的相对柱面开有偶数个窗口，每个窗口中插入 一只耦合器，用于耦合微波信号；所述正四棱柱底面长度与矩形波导腔长度相等，所述正四 棱柱高度大于矩形波导腔宽度；所述矩形波导腔为微波功率分配器的主路端口，所述耦合 器为微波功率分配器的支路端口，所有支路端口为等分端口 ；特别的，所述窗口数量=2 ；所述微波功率分配器具有面对称结构，其对称面将所述微波功率分配器分为两部 分，每一部分都有一个窗口，所述对称面与所述矩形波导腔终端短路面垂直；优选的，所述窗口数量=4 ；所述微波功率分配器具有面对称结构，其2个正交的对称面将所述微波功率分配 器分为四部分，每一部分都有一个窗口，所述对称面与所述波导腔终端短路面垂直；进一步的，所述波导腔和耦合腔为整体结构；具体的，所述波导腔和耦合腔由金属材料构成；推荐的，所述耦合器具有相同结构和形状；具体的，所述耦合器包括探针和匹配电路；具体的，所述探针和匹配电路由制作在陶瓷基片上的微带线构成。本专利技术的有益效果是，合成效率高，插入损耗小，能够获得良好的输入输出驻波和 宽频带特性，并且加工简单、装配方便。本专利技术能够在实现波导到微带过渡的同时完成功率 分配，或者在微带到波导过渡的同时完成功率合成。附图说明图1是二等分分配器示意图2是四等分分配器示意图3是实施例1的结构示意图(立体图)；图4是图3的主视图5是图3的俯视图6是图3的左视图7是耦合器结构示意图8是实施例的分配器Ka波段的小信号插入损耗仿真图9是实施例的分配器Ka波段的输入输出端口反射仿真图图10是实施例2的结构示意图(立体图)。具体实施例方式下面结合附图及实施例，详细描述本专利技术的技术方案。本专利技术的微波功率分配器采用空间功率合成和分配技术，微波功率分配器主体结 构包括波导腔和耦合腔以及耦合腔中安装的耦合器。由于波导腔为矩形波导腔，本专利技术的 耦合腔形状为正四棱柱，考虑到微波传输特性和便于加工，本专利技术对正四棱柱的棱进行了 倒角处理，但其形状基本上还是成正四棱柱。正四棱柱的一侧柱面中央部分在所述矩形波 导腔终端短路面处与矩形波导腔相接，使波导腔和耦合腔构成一个整体的腔体结构，在该 柱面的相对柱面开有偶数个窗口，耦合器插入窗口中，用于耦合微波信号。本专利技术中构成耦 合腔的正四棱柱底面长度与矩形波导腔长度相等，正四棱柱高度大于矩形波导腔宽度，其 高出矩形波导腔上下的两部份完全相等。本专利技术的微波功率分配器为等分分配器，矩形波 导腔为微波功率分配器的主路端口，偶数个耦合器为微波功率分配器的支路端口，这些支 路端口都是等分端口，他们从矩形波导腔耦合的信号相等。本专利技术的微波功率分配器，其腔 体结构采用金属材料(如铜等)，通过一体化精密加工制作而成，耦合器则采用微细加工的 方法，由制作于陶瓷基片上的微带线构成。实施例1参见图3 图6，本例的微波功率分配器，为四等分分配器，其腔体结构包括矩形 波导腔1和耦合腔2，耦合腔2为正四棱柱，其四条棱进行了倒角处理而变得比较圆滑，但 保持正四棱柱的基本形状，见图3和图5。耦合腔2的一侧柱面的中央部分在矩形波导腔1 终端短路面处与矩形波导腔1相接构成一个整体，并且矩形波导腔1和耦合腔2完全联通。 在耦合腔2该柱面的对侧柱面开有4个窗口，每个窗口中插入一只耦合器3，用于耦合微波 信号。本例微波功率分配器具有面对称结构，其2个正交的对称面(图4中的虚线P和Q) 将本例微波功率分配器分为四部分，每一部分都有一只耦合器3，4只耦合器3具有相同结 构和形状，其在耦合腔2正面上的分布也具有对称性，能够将矩形波导腔1输入的微波信号 分成四路相等的信号输出，或者反之，将4只耦合器输入的微波信号耦合到矩形波导腔1合 成一路输出。图4中的2个正交对称面P和Q与矩形波导腔1终端短路面垂直。由图5可 以看出，构成本例耦合腔2的正四棱柱底面长度与矩形波导腔1的长度b相等，正四棱柱高 度大于矩形波导腔1的宽度e，其两端分别高出f，如图6所示。本例矩形波导腔1为微波 功率分配器的主路端口，4只耦合器3为微波功率分配器的四等分支路端口。本例的矩形 波导腔1和耦合腔2采用金属材料，经过精密加工制作成一体化的整体结构。本例4只耦 合器3全部采用制作在陶瓷基片上的微带线构成，如图7所示。插入耦合腔2中的部分为 探针30，与探针30连接的微带线31为匹配电路，能够将耦合器的特征阻抗匹配到50 Ω标 准阻抗，便于与外部电路匹配连接。本例4只耦合器分成上下两层，其陶瓷基片上制作有微 带线的一面相对配置，即图3中位于上层的2只耦合器3陶瓷基片上的微带线向下，下层的 2只耦合器3陶瓷基片上的微带线向上。上层的2只耦合器3的微带线部分在图5中不可 见，所以以虚线表示，同样的，插入耦合腔中的部分也表示为虚线。图3中，两层耦合器3中 间的部分为耦合器3的屏蔽盒4，主要起屏蔽作用，也用于支撑耦合器3。本例矩形波导腔1的具体几何尺寸，可以根据微波功率分配器的具体工作频率， 参照相关国家标准进行制作，包括矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．微波功率分配器，包括矩形波导腔和耦合腔，所述耦合腔基本上成正四棱柱，其一侧柱面的中央部分在所述矩形波导腔终端短路面处与矩形波导腔相接并联通，该柱面的相对柱面开有偶数个窗口，每个窗口中插入一只耦合器，用于耦合微波信号；所述正四棱柱底面长度与矩形波导腔长度相等，所述正四棱柱高度大于矩形波导腔宽度；所述矩形波导腔为微波功率分配器的主路端口，所述耦合器为微波功率分配器的支路端口，所有支路端口为等分端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旦昱，陈晓娟，李滨，刘新宇，
申请(专利权)人：四川龙瑞微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：90