一种波导功率合成网络拓扑及其合成方法与流程

本发明波导功率合成领域，特别涉及一种波导功率合成网络拓扑及其合成方法。

背景技术：

1、目前的功分器和合成器作为毫米波发射机中放大器的主要核心部件，功分器大多满足2n阶路输出，即2路、4路、8路、16路等，对于偶数路输出，如6路、10路、12路和14路等输出路数，并未有归一化产品，特定工况场景下，处于工况场景的功率输出需求，有相关设计人员专门设计出6路功分器，然而，对于其他工况，比如10路输出应用场景，则不能简单将4路功分器和6路功分器直接插拔使用，若直接插拔使用，各个输出端口的幅值和相位必然会因系统误差不一致，这将大大增加调试成本，而插拔损耗也

2、假设功率合成器是理想的，即插损为0时，通过对输入信号幅度、相位对合成效率的影响的分析，可知，当幅度一致时，相位不同对合成效率的影响非常大。而且在现实中，由于功放中电路的复杂和离散性影响，在微波频段，相位相差十几度，甚至几十度都是常见的。因此，在功率合成过程中，只有重点研究采用移相技术，来保证相位关系的一致性，这是功率合成的成败关键。

3、因此，亟需一种通用波导功率合成器，以适应不用应用工况的需求，且需要保证其幅值和相位一致。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种波导功率合成网络拓扑及其合成方法，能够适用不同工况下的应用需求，可以根据需要输出不同路数的输出信号，在使用前，只需要选择输出路数较多的功分器，即可控制输出对应路数的输出信号，且能够保证输出信号幅值和相位一致，不再局限于传统2n阶功分器，也不需要根据特定场景单独设计对应路数的功分器。

2、本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：

3、一方面，本发明提供的是一种波导功率合成网络拓扑，包括：

4、输出路数获取单元，用于获取当前工况下的信号输出路数，所述信号输出路数大于等于两路；

5、支路对划分单元，用于基于信号输出路数将与信号输出端口对应的信号输出支路划分为至少两个支路对，每个支路对末端对应有两个信号输出端口或者对应有一个信号输出端口，当一个支路对末端对应有两个信号输出端口时，这两个信号输出端口距离信号输入端口的信号传输距离相同；

6、时钟单元，用于设定第一功率分配单元分配输入信号的第一时间，以及用于设定第二功率分配单元分配流入支路对的输入信号的第二时间；

7、第一功率分配单元，用于设定输入信号流入支路对之前的第一功率分配比例，并按第一功率分配比例对输入信号进行第一次功率分配；

8、第二功率分配单元，用于设定输入信号流入支路对时的第二功率分配比例，并对经过第一次功率分配后的输入信号进行第二次功率分配；

9、当信号输入端口有输入信号输入时，输入信号经过第一次功率分配，并在第一时间后进行第二次功率分配，并在第二时间后控制输入信号流入对应的支路对，通过支路对输出幅值和相位一致的输出信号至对应的信号输出端口。

10、作为进一步优化，所述每个支路对末端对应有两个信号输出端口或者对应有一个信号输出端口，每个信号输出端口距离信号输入端口的信号传输距离均相同。

11、作为进一步优化，还包括第一信号缓存节点；

12、所述第一信号缓存节点，用于在接收到输入信号后进行第一次缓存，并通知时钟单元设定第一功率分配单元分配输入信号的第一时间，在第一时间设定完毕后，控制第一功率分配单元设定输入信号流入支路对之前的第一功率分配比例，当第一功率分配比例设定完毕后，通过第一功率分配单元按第一功率分配比例对第一次缓存的输入信号进行第一次功率分配，并在第一时间后进行第二次功率分配。

13、作为进一步优化，还包括第二信号缓存节点；

14、所述第二信号缓存节点，用于对接收第一次功率分配后的输入信号并进行第二次缓存，并通知时钟单元设定第二功率分配单元分配流入支路对的输入信号的第二时间，在第二时间设定完毕后，控制第二功率分配单元设定输入信号流入支路对时的第二功率分配比例，当第二功率分配比例设定完毕后，通过第二功率分配单元按第二功率分配比例对第二次缓存的输入信号进行第二次功率分配，并在第二时间后将第二次功率分配后的输入信号输入至对应支路对。

15、作为进一步优化，还包括通道链路计算单元；

16、所述通道链路计算单元，用于获取信号输入端口并将其作为各个信号传输链路的起点，同时获取各个信号输出端口并将其分别作为各个信号传输链路的终点，计算出各个通道链路的理论信号传输距离；

17、为每个支路对对应的波导分配第一权重系数，为信号输入端至输入信号进入之路对时的波导分配第二权重系数，以第二权重系数乘以信号输入端至输入信号进入之路对时的波导长度计算出第一信号传输距离，以第一权重乘以对应支路对的波导长度分别计算出各个之路对的第二信号传输距离，第二信号传输距离取均值后加上第一信号传输距离，得到各个通道链路的实际信号传输距离，其中第一权重系数与第二权重系数的和为1；

18、通过实际信号传输距离对理论信号传输距离进行修正。

19、作为进一步优化，还包括信号输出控制单元；

20、所述信号输出控制单元，用于当一个支路对末端对应有两个信号输出端口时，监控这

21、两个信号输出端口的信号到达时间以及输出信号的幅值和相位，当幅值和相位一致，且信号到达时间不一致时，则对信号到达时间取均值后作为两个信号输出端的信号输出时间，当幅值和/或相位不一致，则对其进行修正后再输出；

22、还用于当一个支路对末端对应有一个信号输出端口时，预先设置该信号输出端口的幅值和相位，若输出至信号输出端口的幅值和/或相位不一致，则利用预先设置的幅值和相位对其进行修正后再输出。

23、另一方面，本发明提供的是一种波导功率合成方法，应用于所述的一种波导功率合成网络拓扑，包括如下步骤：

24、获取当前工况下的信号输出路数，所述信号输出路数大于等于两路；

25、基于信号输出路数将与信号输出端口对应的信号输出支路划分为至少两个支路对，每个支路对末端对应有两个信号输出端口或者对应有一个信号输出端口，当一个支路对末端对应有两个信号输出端口时，这两个信号输出端口距离信号输入端口的信号传输距离相同；

26、设定第一功率分配单元分配输入信号的第一时间，以及用于设定第二功率分配单元分配流入支路对的输入信号的第二时间；

27、设定输入信号流入支路对之前的第一功率分配比例，并按第一功率分配比例对输入信号进行第一次功率分配；

28、设定输入信号流入支路对时的第二功率分配比例，并对经过第一次功率分配后的输入信号进行第二次功率分配；

29、当信号输入端口有输入信号输入时，输入信号经过第一次功率分配，并在第一时间后进行第二次功率分配，并在第二时间后控制输入信号流入对应的支路对，通过支路对输出幅值和相位一致的输出信号至对应的信号输出端口。

30、本发明的有益效果是：通过上述一种波导功率合成网络拓扑及其合成方法，首先，获取当前工况下的信号输出路数，这里，需要保证信号输出路数大于等于两路，可以是偶数路，也可以是大于等于3的奇数路，不再仅仅是2n阶路；其次，基于信号输出路数将与信号输出端口对应的信号输出支路划分为至少两个支路对，每个支路对末端对应有两个信号输出端口或者对应有一个信号输出端口，当一个支路对末端对应有两个信号输出端口时，这两个信号输出端口距离信号输入端口的信号传输距离相同；然后，设定第一功率分配单元分配输入信号的第一时间，以及用于设定第二功率分配单元分配流入支路对的输入信号的第二时间，并设定输入信号流入支路对之前的第一功率分配比例，并按第一功率分配比例对输入信号进行第一次功率分配；其次，设定输入信号流入支路对时的第二功率分配比例，并对经过第一次功率分配后的输入信号进行第二次功率分配；最后，在应用过程中，当信号输入端口有输入信号输入时，输入信号经过第一次功率分配，并在第一时间后进行第二次功率分配，并在第二时间后控制输入信号流入对应的支路对，通过支路对输出幅值和相位一致的输出信号至对应的信号输出端口。

31、因此，本发明能够适用不同工况下的应用需求，可以根据需要输出不同路数的输出信号，在使用前，只需要选择输出路数较多的功分器，即可控制输出对应路数的输出信号，且能够保证输出信号幅值和相位一致，不再局限于传统2n阶功分器，也不需要根据特定场景单独设计对应路数的功分器。