一种等幅同相波导三路功分器/合成器的制作方法

本发明涉及毫米波功率合成，尤其涉及等幅同相波导三路功分器/合成器。

背景技术：

1、现阶段，毫米波技术得到了极大的发展，几乎所有的通信、导航系统都依赖电子和无线电波才能工作。功率合成器是微波毫米波技术领域的一项传统关键技术，正处于不断发展的过程中。从应用的角度看，单个的功率放大器单元往往难以满足实际工程系统的要求，所以高效率的功率合成是实现功率放大的一个重要的技术途径。空间系统已经成为支持科技进步的重要环节，在信息的获取、传输等过程中，微波毫米波功率放大器都发挥着重要的作用。

2、目前，从几瓦到几千瓦的发射功率都存在客观需求，其中相当一部分功率放大器需要采用功率合成技术开发。基于微带集成3db电桥二路功分器/合成器电路，毫米波功率合成时损耗大、功率容量低、合成效率低；基于径向波导的八路功率分配/合成器电路，各路输出信号幅度、相位无法实现调节；基于链式波导毫米波三路功分器/合成器电路，各路输出信号相位差无法实现调节，且各路输出波导端口不在同一平面。现有的一分三波导功率分配/合成器结构如图1所示，三路输出波导端口在同一平面，无法做到三个波导端口的输出信号等幅同相，即使三个输出波导端口在耦合孔三路波导结构基础上增加了同样的电长度，现有的耦合孔三路波导结构的三路标准矩形波导输出端口还是无法做到等相位的功率输出。因此，需要一种等幅同相波导功分器/合成器实现功率容量大、损耗小、等幅同相、合成效率高、输出波导端口在同一平面等技术要求，满足毫米波高功率三路功分/合成。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种能调节各路输出信号相位、提高功率合成效率的等幅同相波导三路功分器/合成器。

2、技术方案：本发明的等幅同相三路波导功分器/合成器，三路矩形波导端口设于同一平面上，设有一段曲折波导的第二路矩形波导设于中间位置，第一路矩形波导的结构和第三路矩形波导的结构相同，所述第一路矩形波导和第三路矩形波导设于第二路矩形波导两侧、沿第二路矩形波导中的第二直线波导镜像对称布置；

3、所述第三路矩形波导包括第三直线波导和u型波导，所述u型波导包括第一u型直边波导、u型底边波导和第二u型直边波导，所述u型底边波导设于第二直线波导一侧；所述第三直线波导与第一u型直边波导连接，第三直线波导与第一u型直边波导的夹角为90°；

4、所述第二直线波导的两侧分别设有耦合孔和金属脊，每侧的耦合孔与金属脊在第二直线波导上间隔排列成一列。

5、进一步，所述第一路矩形波导和第三路矩形波导的传输路径上分别设有阶梯脊波导。

6、进一步，所述阶梯脊波导为三级单阶梯脊波导结构，嵌入第一u型直边波导内；两阶梯脊波导的结构相同、沿第二直线波导对称布置；

7、所述三级单阶梯脊波导结构的长度和高度分别是可调的。

8、进一步，所述阶梯脊波导通过螺钉安装于第一u型直边波导上，确保阶梯脊波导嵌入的深度可调。

9、进一步，所述耦合孔的数量和尺寸分别可调。

10、进一步，所述金属脊设于第二直线波导结构的宽边上，并位于宽边的中心位置。

11、进一步，每一路矩形波导的拐角处为倒角结构。

12、进一步，所述第一路矩形波导和第三路矩形波导的端口处分别设有吸波材料。

13、本发明与现有技术相比，其显著效果如下：

14、1、本发明基于矩形波导结构的设计方案，相比现有微带集成3db电桥设计方案，解决了电路损耗大、功率容量低等问题；

15、2、本发明通过耦合孔设计实现对输出端口的信号幅度的分配，相比现有径向波导设计方案，解决了各路输出信号幅度无法调节、各路输入/输出端口不在一个平面等问题；

16、3、本发明在两侧的波导结构中分别加入阶梯脊波导结构，实现两侧输出矩形波导端口与中间输出矩形波导端口的输出信号在各个工作频点有相等的相位差，然后通过调整中间端口的路径长度来调整电长度实现三个矩形波导输出端口的相位相等；相比现有链式波导方案，实现了各路输出信号相位可调节、各路输入/输出端口在一个平面，各端口具有较好的驻波特性，提升了功率合成效率；

17、4、本发明引入了拐角设计，改善了各端口驻波的驻波特性。

技术特征：

1.一种等幅同相三路波导功分器/合成器，三路矩形波导端口设于同一平面上，其特征在于，设有一段曲折波导(22)的第二路矩形波导设于中间位置，第一路矩形波导的结构和第三路矩形波导的结构相同，所述第一路矩形波导和第三路矩形波导设于第二路矩形波导两侧、沿第二路矩形波导中的第二直线波导(21)镜像对称布置；

2.根据权利要求1所述的等幅同相三路波导功分器/合成器，其特征在于，所述第一路矩形波导和第三路矩形波导的传输路径上分别设有阶梯脊波导。

3.根据权利要求2所述的等幅同相三路波导功分器/合成器，其特征在于，所述阶梯脊波导为三级单阶梯脊波导结构，嵌入第一u型直边波导(241)内；两阶梯脊波导的结构相同、沿第二直线波导(21)对称布置；

4.根据权利要求2所述的等幅同相三路波导功分器/合成器，其特征在于，所述阶梯脊波导通过螺钉安装于第一u型直边波导(241)上，确保阶梯脊波导嵌入的深度可调。

5.根据权利要求1所述的等幅同相三路波导功分器/合成器，其特征在于，所述耦合孔(10)的数量和尺寸分别可调。

6.根据权利要求1-5任一项所述的等幅同相三路波导功分器/合成器，其特征在于，所述金属脊(11)设于第二直线波导(21)结构的宽边上，并位于宽边的中心位置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的等幅同相三路波导功分器/合成器，其特征在于，每一路矩形波导的拐角处为倒角结构。

8.根据权利要求1-5任一项所述的等幅同相三路波导功分器/合成器，其特征在于，所述第一路矩形波导和第三路矩形波导的端口处分别设有吸波材料。

技术总结
本发明公开了一种等幅同相三路波导功分器/合成器，三路矩形波导端口设于同一平面上，设有一段曲折波导的第二路矩形波导设于中间位置，第一路矩形波导的结构和第三路矩形波导的结构相同，所述第一路矩形波导和第三路矩形波导设于第二路矩形波导两侧、沿第二路矩形波导中的第二直线波导镜像对称布置；所述第二直线波导的两侧分别设有耦合孔和金属脊，每侧的耦合孔与金属脊在第二直线波导上间隔排列成一列；在第一路矩形波导和第三路矩形波导中分别加入阶梯脊波导结构。本发明能实现三个标准矩形波导端口的输出信号幅度相等、实现三个矩形波导输出端口的相位相等，具有低插入损耗、高隔离、高功率容量等微波特性。

技术研发人员：赵俊顶,姜浩,陈晓青,王帅
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15