一种反相功率合成器的制作方法

本申请属于射频与微波功率合成设计技术领域，特别涉及一种反相功率合成器。

背景技术：

在微波毫米波中,微带线是微波集成电路中一种十分重要的传输形式，然而目前许多微波毫米波测试系统和器件的接口均采用矩形波导，因此，波导-微带转换器被广泛的应用于微波毫米波单片集成电路和混合电路的检测以及波导与平面电路的连接中，以使两种传输线间具有良好的匹配过渡。波导-微带过渡技术便成为系统实现的关键技术之一，受到广泛研究。常见的波导-微带过渡技术主要有：探针过渡，脊波导过渡以及鳍线过渡等；微波功率合成器作为现代微波通信系统、雷达系统以及电子对抗等系统中的重要无源器件，在整个微波系统中占据着相当重要的地位。它的功能是将多路功率传输至一路进行功率叠加。这类器件常常用于高功率系统中的功率合成。目前常见的微波功率合成器主要分为平面微带线结构、siw结构、同轴结构以及腔体结构等类型，而基于波导结构的功率合成器的功率容量高，插入损耗小的特点受到微波工作者的广泛关注，所以采用波导结构的功率分配技术是微波、毫米波技术领域中很有价值的研究课题之一。

在功率合成电路中，通常采用mmic芯片进行功率放大，而mmic芯片需要与微带线匹配连接，因此信号需要由波导过渡到相应的微带线上，目前常用的波导至微带的双探针过渡既满足了波导微带的转换，又实现了功率的合成，但是各输出端口之间的隔离度较差,两路的隔离理论上只有6db，实际制作中更差。作为功合器使用时当其中一个输入端口失配或多个输入端口严重不平衡时的情况下会造成相互之间较大的影响，导致系统的稳定性降低；普通脊波导过渡虽然和探针过渡一样具有良好的过渡性能，但不能像双探针过渡那样既满足波导微带的转换，又实现功率的合成。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种反相功率合成器，采用双脊波导到双面微带线的过渡实现反相功分/功合，同时引入一对微带线形成同相端，在该段口增加隔离电阻，从而实现两分端口间的隔离。同时提高了分端口的驻波性能。

本申请反相功率合成器，包括：

第一介质基板，其内布置有第一微带线，第一微带线具有第一端部与第二端部；

第二介质基板，与所述第一介质基板平行布置，所述第二介质基板内布置有第二微带线，所述第二微带线具有第三端部与第四端部，其中所述第一微带线的第一端部与所述第二微带线的第三端部位于第一介质基板或第二介质基板的同一侧；

接地板，设置在所述第一介质基板与所述第二介质基板之间；

功分微带线，一端延伸有两个接头，分别连接到所述第一微带线的第一端部与所述第二微带线的第三端部，功分微带线的另一端通过负载电阻接地；

波导腔体，其内相互对称设计的第一脊板及第二脊板，所述第一脊板与所述第二脊板构成自波导腔体一端向另一端延伸时，具有不断缩小的开口尺寸，所述第一脊板与所述第二脊板所形成的开口尺寸较小的一端分别连接在所述第一微带线的第一端部处及所述第二微带线的第三端部处。

优选的是，所述第一脊板与所述第二脊板所形成的开口尺寸较小的一端分别连接在所述第一微带线及第二微带线上。

优选的是，所述第一脊板与所述第二脊板所形成的开口尺寸较小的一端分别连接在所述第一介质基板及第二介质基板上。

优选的是，所述负载电阻与所述接地板连接。

优选的是，所述功分微带线的与所述第一微带线连接的第一部分，以及所述功分微带线的与所述第二微带线连接的第二部分由设置在接地板上的过孔相连接，所述过孔与所述接地板电隔离。

优选的是，所述第一微带线的第二端部与所述第二微带线的第四端部向不同方向延伸。

优选的是，所述功分微带线的长度为传输信号波长的四分之一。

优选的是，所述第一脊板及第二脊板为阶梯状，形成尺寸呈阶梯状变化的开口。

优选的是，所述第一脊板及第二脊板的宽度相同，每一阶梯段的长度为传输信号波长的四分之一。

优选的是，所述接地板的材料为铜箔。

本发明创造相对于现有技术的有益效果：

(1)相比较普通脊波导过渡该方法除了完成波导到微带过渡的同时还实现两路功率的分配/合成；相比较普通波导至微带的双探针过渡除了满足了波导微带的转换和功率分配/合成外，又易于实现各路间的隔离和端口驻波的改善，便于模块间的连接和系统集成，减小了在多路系统集成时因路间不平衡甚至一路损坏给系统带来的不稳定性。

(2)该结构在波导微带转换过程中直接实现了功率分配/合成的同时又实现了良好隔离，与设计一款隔离性能良好的微带功合器再设计一款波导微带转换器进行级联相比较，结构更加紧凑，利于系统的小型化设计。

(3)该结构隔离端口连接功率电阻作为吸收负载，电阻可以固定在电路板上，并且电阻的位置可以通过微带线的长度进行调节，相较于威尔金森之类的功分器的隔离电阻更易于装配和散热。

附图说明

图1是本申请反相功率合成器结构示意图。

图2是本申请图1所示结构的立体图。

图3是本申请反相功率合成器介质基板结构示意图。

图4是本申请反相功率合成器波导腔体结构示意图。

图5为图1中的介质基板结构处的侧视图。

其中，1为第一介质基板，11为第一微带线，2为第二介质基板，21为第二微带线，3为接地板，4为功分微带线，5为波导腔体，6为第一脊板，7为第二脊板，8为过孔，9为负载电阻。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种反相功率合成器，通过在标准波导宽边上下对称增加几节不同脊高的脊，变成脊波导并实现阻抗变换，将几百欧姆的标准波导阻抗变换为接近微带线的阻抗，在脊波导的输出端将上下两个脊分别连接到双面平行带线的上下两条带线，并在双面平行带线中间增加地平面，将双面平行带线变成上下两路微带线，实现反相输出，同时在脊波导与微带线接口处附近引入上下对称的一对微带线形成同相合成端，在该段口增加隔离电阻实现分端口间的隔离。

如图1至图5所示，本申请反相功率合成器包括：

第一介质基板1，其内布置有第一微带线11，第一微带线具有第一端部与第二端部；

第二介质基板2，与所述第一介质基板平行布置，所述第二介质基板内布置有第二微带线21，所述第二微带线具有第三端部与第四端部，其中所述第一微带线的第一端部与所述第二微带线的第三端部位于第一介质基板或第二介质基板的同一侧；

接地板3，设置在所述第一介质基板与所述第二介质基板之间；

功分微带线4，一端延伸有两个接头，分别连接到所述第一微带线的第一端部与所述第二微带线的第三端部，功分微带线的另一端通过负载电阻9接地；

波导腔体5，其内相互对称设计的第一脊板6及第二脊板7，所述第一脊板与所述第二脊板构成自波导腔体一端向另一端延伸时，具有不断缩小的开口尺寸，所述第一脊板与所述第二脊板所形成的开口尺寸较小的一端分别连接在所述第一微带线的第一端部处及所述第二微带线的第三端部处。

需要说明的是，图1中，第一介质基板1、接地板3及第二介质基板2自上往下铺层，布置在微带电路腔体中，参考图5，接地板3位于中间层，用于隔离上下两个介质基板(第一介质基板1及第二介质基板2)，每个介质基板上分别设置有微带线，图1及图3所示，微带线包括两段，在z向相互重叠的一段，以及未重叠的另一段，图3中，重叠的一段向下方延伸，形成微带线的输出端口(图3中下端分别为第一微带线的第一端及第二微带线的第三端)，未重叠的一段位于图3上方，形成微带线的输入端口，左上方为第一微带线11的第二端，右上方为第二微带线的第四端。进行功率合成时，微带电路腔体中的第一微带线11的第二端部与第二微带线的第四端部反相输入，在微带线的输出端进入波导腔体5，在波导功合输出口实现功率的合成。

本实施例通过在双面平行带线的中间增加接地板3，将介质基板分为上下两部分，将双面平行带线变成上下两路微带线，两路功率相等，相位相反。与脊波导连接后可实现反相功分\功合。但此时的功分两端口只有约6db的隔离度，微带端口的驻波也比较差，为改善隔离性能和端口驻波，增加了隔离电路结构，即功分微带线4与负载电阻9。

功分微带线4是上下一对四分之一波长的微带线(可根据需要增加节数和进行阻抗变换)，一个穿过接地板3但不接地的过孔8用于将上下两个功分微带线4进行连接。功分微带线4与功分主路相连接，可以将该隔离电路结构视为魔t的同相合成端，将该功合器视为一个四端口魔t，在该同相合成端口(过孔8处)对地连接负载电阻9，从而使该功合器实现了反相功合的同时也明显改善了功合器的隔离性能。

该功合器在使用时，微带输入端口一二分别与两路微带电路放大器相连接，两路放大器的相位要求反相，两路经功合后通过波导口输出。

在一些可选实施方式中，所述第一脊板与所述第二脊板所形成的开口尺寸较小的一端分别连接在所述第一微带线及第二微带线上。

在一些可选实施方式中，所述第一脊板与所述第二脊板所形成的开口尺寸较小的一端也可以分别连接在所述第一介质基板及第二介质基板上。

波导腔体5的一端可视为标准波导，在波导内部宽边上下对称的加工出脊宽不变脊高不同的几节脊板，形成阻抗不同的几节脊波导，如图4所示，脊板可以设置成阶梯状，形成尺寸呈阶梯状变化的开口，各节脊波导长度约为四分之一波长，从而实现标准波导的高阻抗到脊波导低阻抗的阻抗变换，便于与低阻抗的微带电路连接。

在一些可选实施方式中，所述负载电阻需要接地，可以直接连接到所述接地板。

在一些可选实施方式中，所述第一微带线的第二端部与所述第二微带线的第四端部向不同方向延伸。例如图1至图3中，第一微带线的第二端部相对于第一端部呈90度向第一方向延伸，第二微带线的第四端部相对于第三端部呈90度向第二方向延伸，两者呈180°，备选实施方式中，也可以呈其他角度。

在一些可选实施方式中，所述接地板的材料为铜箔。

经过试验，该结构实现了反相功分，且具有较好的隔离性能与端口驻波性能。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。