采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法，其特征为采用微带探针天线阵列辐射至波导内部实现空间功率合成，特别适用于三代半导体器件的高功率密度合成。该功率合成结构主要通过下述步骤实现：a.设计微带探针天线阵列至波导的宽带转换结构；b.设计50Ω微带至微带探针天线的微带过渡段。由此形成多路空间合成结构。相比现有的合成技术，本发明大大减小了功率合成结构的体积，促进了微波功率放大模块的向小而精的方向发展。
【专利说明】采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明微波功率合成领域，特别涉及一种采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法。
【背景技术】
[0002]近些年来微波大功率功率合成技术成为了人们关注的焦点。由于微波大功率合成器件具有工作电压低，寿命长，体积小，耐受冲击振荡强等优点，所以在军事和空间应用方面特别受到各国的重视。
[0003]国际上至上世纪70年代开始相继开展了基于固态微波器件的大功率合成技术。
[0004]目前常见的微波合成技术有多种实现方式，包括管芯合成，电路合成，空间合成等。目前应用最广泛的微波固态合成主要是电路功率合成和空间功率合成。
[0005]电路合成根据采用电路形式的不同可以分为谐振式功率合成和非谐振式功率合成。谐振式功率合成是将多个单独的固态器件的输出功率通过耦合的方式耦合到合成腔体内以提高整个电路的功率输出。这种方案主要用于二极管器件。非谐振合成方式是将多个功率单元通过功率分配/合成网络连接起来，获得更大的功率输出。这也是目前大部分微波固态合成采用的结构。
[0006]空间功率合成是20世纪八十年代提出的一种微波毫米波功率合成方法。尽管这项技术的提出是在八十年代初，但它真正被人们所重视并加以广泛研究却是在八十年代后期和九十年代。空间功率合成技术主要分为两大类，准光功率合成技术和自由空间波功率合成技术。
[0007]随着微波系统向小型化和高效化发展，空间功率合成的技术成为当今研究的热点。
[0008]1997年A.Alexanian和R.A.York提出了波导内空间合成技术，当时在X波段的标准波导内采用鳍线结构实现了 2X4的MMIC芯片整列，合成获得2.4W的输出功率和68%的合成效率。该团队后续对该鳍线合成结构进行了进一步的研究，在1999年实现了 4X6的合成阵列，实现了 126W的功率输出。可见在波导内实现阵列式的合成是空间合成的一个发
展方向。
【发明内容】
[0009]发明目的:针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法。此方法采用了微带探针阵列的方式实现了在较小空间内的功率合成。具有合成效率高，体积小，频率宽，合成路数多等优点。
[0010]技术方案:为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:一种采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法，用微带探针天线阵列辐射至波导内部实现宽带空间功率合成，该宽带空间功率合成结构的设计方法包括以下步骤
[0011]步骤1、微带探针天线阵列的设计:根据波导和被合成功放模块的尺寸选择适配的MXN型的微带探针天线阵列，其中M为微带探针天线阵列中天线的行数，MS 1，N为微带探针天线阵列中天线的列数，NS I ;然后根据微带探针天线横向和纵向间距确定各微带探针天线的相位差，并通过调整微带探针天线深度使各微带探针天线的相位一致；为了实现相位补偿，任意两微带探针天线的间距Lp与微带探针天线在波导内的深度差Dp之间关系如公式(I)；
【权利要求】
1.一种采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法，其特征在于:采用微带探针天线阵列辐射至波导内部实现宽带空间功率合成，该宽带空间功率合成结构的设计方法包括以下步骤 步骤1、微带探针天线阵列的设计:根据波导和被合成功放模块的尺寸选择适配的MXN型的微带探针天线阵列，其中M为微带探针天线阵列中天线的行数，MS 1，N为微带探针天线阵列中天线的列数，NS I ;然后根据微带探针天线横向和纵向间距确定各探针的相位差，并通过调整微带探针天线深度使各微带探针天线的相位一致；为了实现相位补偿，任意两微带探针天线的间距Lp与微带探针天线在波导内的深度差Dp之间关系如公式(I);
2.根据权利要求1所述采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法，其特征在于:所述微带探针天线阵列分布在波导宽边的单侧或两侧。
3.根据权利要求2所述采用微带探针天线阵列宽带空间功率合成结构的设计方法，其特征在于:所述微带探针天 线之间的间距小于被合成功放模块的宽度和高度。
【文档编号】H01P1/213GK103427141SQ201310286803
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2013年7月9日
【发明者】陈海宫 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所