一种非二进制波导内空间功率合成放大器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种非二进制波导内空间功率合成放大器，包括驱动放大器、功率合成模块、一分二功率初分配器、一分二功率再分配器、输出耦合器和四路功率合成器，所述的驱动放大器的输出端口与一分二功率初分配器的输入端相连，所述一分二功率初分配器的两个输出端上各接有一个一分二功率再分配器，每个一分二功率再分配器的输出端上都接有一功率合成模块，所述的功率合成模块的输出端与四路功率合成器的输入端相连，四路功率合成器的输出端上接有输出耦合器；非二进制波导内空间功率合成的方式是对常用的二进制功率合成的一种补充，采用最优路数的功率合成可以减小设备的体积、降低设备的功耗和设备的成本，具有较高的经济效益。
【专利说明】
一种非二进制波导内空间功率合成放大器
技术领域
[0001]本实用新型涉及无线通信领域中的一种非二进制波导内空间功率合成放大器，特别适用于作通信信道的功率放大器装置。
【背景技术】
[0002]由于受Ka频段固态器件自身半导体物理特性的影响，目前还难以研制大功率的Ka频段固态器件。为了获得更大的输出功率，需要采用功率合成的方法将多个功率器件集中在一个功率合成放大器中；另外，采用多个功率源进行合成还能在一个或几个源失效的情况下保证系统继续降额工作。
[0003]目前，在Ka频段应用最多的功率合成技术是波导内空间功率合成。Ka频段电路合成传输损耗较大，较多路数的合成时功率合成效率较低;而波导内空间功率合成既能有效地解决各个功率单片的散热又能提高多路合成时的功率合成效率，更适合应用于Ka频段产生较大的整机输出功率。目前应用较多的为二进制功率合成方式，即功率合成路数限于2路、4路、8路、16路等等，很多情况下这样的合成路数并不合适。为了尽量减小功放整机的体积、重量，非二进制的合成方案，如3路、6路、12路、24路、48路等的合成方式也是必要的。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种非二进制波导内空间功率合成放大器，本实用新型可以应用于卫星通信的多个频段，具有合成效率高、频带宽、体积小、重量轻的特点。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:
[0006]—种非二进制波导内空间功率合成放大器，其包括驱动放大器1、功率合成模块5、一分二功率初分配器20、一分二功率再分配器4、输出親合器(7)和四路功率合成器6，所述的驱动放大器I的输出端口与一分二功率初分配器20的输入端相连，所述一分二功率初分配器20的两个输出端上各接有一个一分二功率再分配器4，每个一分二功率再分配器的输出端上都接有一功率合成模块5，所述的功率合成模块5的输出端与四路功率合成器6的输入端相连，四路功率合成器6的输出端上接有输出耦合器7。
[0007]进一步的，所述的功率合成模块5由三个功率放大器9、一分三输入功率分配器8、三合一输出功率合成器19组成，所述的一分三输入功率分配器8的输入端与一分二功率再分配器4的输出端相连，所述一分三输入功率分配器8的输出端对应的与三个功率放大器9的输入端相连，所述三个功率放大器9的输出端对应的与三合一输出功率合成器19组成的输入端相连，所述三合一输出功率合成器19的输出端与四路功率合成器6的输入端相连。
[0008]进一步的，还包括波导隔离器2，波导隔离器2的正向输入端与驱动放大器I的输出端相连，波导隔离器2的正向输出端与一分二功率初分配器20的输入端相连。
[0009]进一步的，还包括波导EH面转换器3的一端与波导隔离器2的正向输出端相连，波导EH面转换器3的另一端与一分二功率初分配器20的输入端相连。
[0010]进一步的，所述的输出耦合器7带有正向耦合输出口13、正向耦合输出口 14、反向耦合输出口 15。
[0011]进一步的，所述的三合一输出功率合成器19的一、二级分支波导与主路波导的连接处位于主路波导上设有矩形匹配凸台，三合一输出功率合成器19的一、二级分支波导与主路波导的连接处的分支波导的开口处设有两个相对延伸的矩形匹配凸台。
[0012]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0013]本实用新型通过一种非二进制波导内空间功率合成的方式，实现了12路功率合成模块和48路功率合成模块。该功率合成方式是对常用的二进制功率合成的一种补充，采用最优路数的功率合成可以减小设备的体积、降低设备的功耗和设备的生产成本，具有较高的经济效益。本实用新型的频率范围为25-31GHZ，具有集成度高、功耗低、频率范围宽、合成效率高的特点，性能稳定可靠，有利于系统小型化的应用，具有较大的推广应用价值。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构不意图；
[0015]图2是本实用新型的功率合成模块结构示意图；
[0016]图3是本实用新型一分三输入功率分配器或三合一输出功率合成器的结构示意图；
[0017]图4是本实用新型四路功率合成器和输出耦合器的结构示意图；
[0018]图5是本实用新型的四路功率合成器中所设置的阶梯方柱的结构示意图；
[0019]图6是本实用新型的一分二功率初分配器及一分二功率再分配器的连接结构示意图；
[0020]图7是本实用新型波导EH面转换器结构示意图；
[0021 ]图8是本实用新型一分二功率初分配器结构示意图；
[0022]图9是本实用新型一分二功率初分配器拆分结构示意图；
[0023]图10是本实用新型一分二功率再分配器结构示意图；
[0024]图11是本实用新型一分二功率再分配器拆分结构示意图；
[0025]附图标记说明:驱动放大器1、波导隔离器2、EH面转换器3、一分二功率再分配器4、功率合成模块5、四路功率合成器6、输出親合器7、一分三输入功率分配器8、功率放大器9、第一合成分块10、第二合成分块11、正向親合输出口 13、正向親合输出口 14、反向親合输出口 15、上分块16、下分块17、阶梯方柱18、三合一输出功率合成器19、一分二功率初分配器20、第一初分块21、第二初分块22、第一再分块23、第二再分块24、第三再分块25。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0027]如图1、图5、图6所示，本实用新型为一种非二进制Ka频段波导内空间功率合成放大器，包括驱动放大器1、波导隔离器2、波导EH面转换器3;驱动放大器I的输出端与波导隔离器2的正向输入端相连，波导隔离器2与波导EH面转换器3的一端相接，波导EH面转换器3的另一端与一分二功率初分配器20的输入端相连，所述的一分二功率初分配器20的两个输出端上各接有一个一分二功率再分配器4，每个一分二功率再分配器4的输出端处都接有一功率合成模块5，所述的功率合成模块5的输出端与四路功率合成器6的输入端相连，四路功率合成器6的输出端上接有输出耦合器7。
[0028]图2所示为本实用新型中的功率合成模块5，所述功率合成模块5由一分三输入功率分配器8、三合一输出功率合成器19和三个功率放大器9组成;所述的一分三输入功率分配器8的输入端与一分二功率再分配器4的输出端相连，所述一分三输入功率分配器8的输出端对应的与三个功率放大器9的输入端相连，所述三个功率放大器9的输出端对应的与三合一输出功率合成器19的输入端相连，所述三合一输出功率合成器19的输出端与四路功率合成器6的输入端相连。
[0029]如图3所不，所述的一分三输入功率分配器与三合一输出功率合成器19结构相同，都由第一合成分块1和第二合成分块11组成，第一合成分块10与第二合成分块11通过销钉定位用螺钉紧固在一起;所述的三合一输出功率合成器19的一、二级分支波导与主路波导的连接处的位于主路波导上设有矩形匹配凸台，三合一输出功率合成器19的一、二级分支波导与主路波导的连接处的分支波导的开口处设有两个相对延伸的矩形匹配凸台。
[0030]图4所示为本实用新型中的四路功率合成器6和输出耦合器7的装配体，四路H面功率合成器6与输出耦合器7通过螺钉紧固在一起;输出耦合器7上有同轴形式的正向耦合输出口 13、正向耦合输出口 14和反向耦合输出口 15;四路H面功率合成器6有四个输入端口和一个输出端口，如图4所示；四路H面功率合成器6由上分块16和下分块17组成，上分块16和下分块17通过销钉定位用螺钉紧固在一起；四路功率合成器6的下分块17上有三个用于阻抗匹配的阶梯方柱18。
[0031]图5、图6、图7、图9所示所示为本实用新型中的一分二功率初分配器20、一分二功率再分配器4、波导EH面转换器3和波导隔离器2的装配体;所述的一分二功率初分配器19由第一初分块21和第二初分块22组成，第一初分块21和第二初分块22通过销钉定位用螺钉紧固在一起;所述的一分二功率再分配器20由第一再分块23、第二再分块24、第三再分块25组成，第一再分块23、第二再分块24、第三再分块25通过销钉定位用螺钉紧固在一起；
[0032]如图9所示为所述驱动放大器1、波导隔离器2、波导EH面转换器3、一分二功率初分配器、一分二功率再分配器、波导输出耦合器7组成的四路功率合成网络。
[0033]本实用新型简要工作原理如下:
[0034]射频输入信号首先进入带有波导隔离器的驱动放大器，射频信号经驱动放大器放大后进入一分二功率初分配器;均分后的射频信号再次分别进入一分二功率再分配器，便实现了输入射频信号的四均分，四均分后的射频信号各自进入对应的一分三输入功率分配器实现12路等功率分配；12路等功率分配的信号进入功率放大器进行功率的放大，放大后的12路射频信号分别进入三合一输出功率合成器的输入端，四只三合一输出功率合成器输出的射频信号经四路功率合成器进行合成，最终便实现了 48路单片的非二进制功率合成放大器，合成后的射频功率经输出耦合器输出。
【主权项】
1.一种非二进制波导内空间功率合成放大器，其特征在于:包括驱动放大器(I)、功率合成模块(5)、一分二功率初分配器(20)、一分二功率再分配器(4)、输出親合器(7)和四路功率合成器(6)，所述的驱动放大器(I)的输出端口与一分二功率初分配器(20)的输入端相连，所述一分二功率初分配器(20)的两个输出端上各接有一个一分二功率再分配器(4)，每个一分二功率再分配器的输出端上都接有一功率合成模块(5)，所述的功率合成模块(5)的输出端与四路功率合成器(6)的输入端相连，四路功率合成器(6)的输出端上接有输出耦合器(7)。2.根据权利要求1所述的一种非二进制波导内空间功率合成放大器，其特征在于:所述的功率合成模块(5)由三个功率放大器(9)、一分三输入功率分配器(8)、三合一输出功率合成器(19)组成，所述的一分三输入功率分配器(8)的输入端与一分二功率再分配器(4)的输出端相连，所述一分三输入功率分配器(8)的输出端 对应的与三个功率放大器(9)的输入端相连，所述三个功率放大器(9)的输出端 对应的与三合一输出功率合成器(19)组成的输入端相连，所述三合一输出功率合成器(19)的输出端与四路功率合成器(6)的输入端相连。3.根据权利要求1所述的一种非二进制波导内空间功率合成放大器，其特征在于:还包括波导隔离器(2)，波导隔离器(2)的正向输入端与驱动放大器(I)的输出端相连，波导隔离器(2)的正向输出端与一分二功率初分配器(20)的输入端相连。4.根据权利要求3所述的一种非二进制波导内空间功率合成放大器，其特征在于:还包括波导EH面转换器(3)的一端与波导隔离器(2)的正向输出端相连，波导EH面转换器(3)的另一端与一分二功率初分配器(20)的输入端相连。5.根据权利要求1所述的一种非二进制波导内空间功率合成放大器，其特征在于:所述的输出耦合器(7)带有正向耦合输出口(13)、正向耦合输出口(14)、反向耦合输出口(15)。6.根据权利要求2所述的一种非二进制波导内空间功率合成放大器，其特征在于:所述的三合一输出功率合成器(19)的一、二级分支波导与主路波导的连接处位于主路波导上设有矩形匹配凸台，三合一输出功率合成器(19)的一、二级分支波导与主路波导的连接处的分支波导的开口处设有两个相对延伸的矩形匹配凸台。
【文档编号】H01P5/16GK205595433SQ201521111979
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】王斌
【申请人】中国电子科技集团公司第五十四研究所