阻膜片直接插入波导腔体中，沿径向放置。为了避免引入不平衡场使得功率分配/合成器性能下降，需要保证电阻隔膜的厚度尽可能的小。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型所述的一种高隔离的小型化径向20路功率分配/合成器的结构示意图；
[0027]图2-1为图1所述功率分配/合成器的模式转换结构的结构图；图2-2为图2_1所述模式转换结构的上半部分的橫面剖视图；图2-3为图2-1所述模式转换结构的下半部分的橫面剖视图；
[0028]图3为图2-1所述模式转换结构的一分二路功分器的局部图；
[0029]图4为本实用新型所述的一种高隔离的小型化径向20路功率分配/合成器的分离结构图；
[0030]图5为图4所述功率分配/合成器的底层结构的局部图；
[0031]图6为电阻膜片插入到径向功率分配/合成器腔体后的效果图；
[0032]图 7 为文章 “A WIDEBAND 60GHz 16-ffAY POWER DIVIDER COMBINER NETWORK” 中提出的一种16路功率分配器的结构示意图；
[0033]图8 为文章“Planar Probe Coaxial-ffaveguide Power Combiner/Divider”提出的一种平面同轴探针-波导功率分配/合成器；
[0034]图9为专利US7385462提出的一种径向功率分配/合成器；
[0035]图10为专利201120423948.X提出的一种使用空气微带的径向功率合成放大器。
【具体实施方式】
[0036]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0037]一种高隔离的小型化径向功率分配/合成器，其特征在于:包括一个插入电阻膜片的径向功率分配/合成器和一个矩形波导-圆波导模式转换结构；所述插入电阻隔膜的径向功率分配/合成器包括输入圆波导端口、阻抗变换结构、一个以上输出矩形波导，以上三种结构依次连接；所述矩形波导-圆波导模式转换结构包括顺序相连的输入矩形波导、一分四路功率分配网络、波导扩大过渡结构、输出圆波导；
[0038]所述的输入圆波导，其底部用匹配凸台结构来调节端口匹配；一个以上减半高度的输出矩形波导呈放射状与圆波导进行连接，在波导腔体中，相邻两个减半高度的输出矩形波导端口间的分支位置处径向插入电阻膜片；减半高度的输出矩形波导再通过阻抗变换结构与全高度输出矩形波导进行连接，最后输出。所述的减半高度的矩形波导端口与全高度矩形波导间用过渡结构进行连接，该过渡结构用于实现宽带阻抗匹配，可以用多种匹配结构实现，比如:单节四分之一阻抗变换器、多节四分之一阻抗变换器、切比雪夫阻抗变换器和渐变传输线。
[0039]所述的输入圆波导的内径初始值按照如下公式确定:R= λ/1.64，其中λ为导波波长。圆波导的内径初始值的实际尺寸需要通过仿真优化进行选择，该模式转换结构的设计要求做到对于除TEOl模式以外的其他模式，如ΤΕ11、ΤΕ21、ΤΕ31、TMOl等模式及其极化简并模式实现高抑制度，而对于所需要的TEOl模式波，则要求损耗尽量小。
[0040]所述的电阻膜片的阻值Z由奇偶模法确定，假定每个输出矩形波导的阻抗为Ztl，则Z = 4/2。由于场的不连续性，需要对电阻隔膜的阻值进行优化设计，以有效实现输出端口之间的匹配和隔离。
[0041]所述的一分四路功率分配网络包括两级矩形波导E-T分支功分器，在每一级的矩形波导E-T分支功分器的垂直拐弯位置设置了用于消除拐弯处不连续性的匹配切角。匹配切角的尺寸通过仿真优化进行选择，所述波导扩大过渡结构将矩形波导端口的尺寸扩大，以使得与圆波导连接时实现宽带的阻抗匹配。
[0042]所述的高隔离的小型化径向功率分配/合成器为全波导结构，输入输出端口均为标准矩形波导端口。
[0043]下面以一个20路径向功率分配/合成器为例，整体结构图如图1所示。该结构包括一个模式转换结构1，一个径向功率分配/合成器2。模式转换结构I的输出口 12连接径向功率分配/合成器的输入口 21，模式转换结构的输入口 11连接外部的信号源。
[0044]图2-1、2-2、2_3所示的是图1中使用的模式转换结构I的分离结构图。该模式转换结构由两大部分拼接构成，即顶层结构3和底层结构4。顶层结构3和底层结构4紧密结合，共同形成输入矩形波导端口 11、第一级波导功分器13、第二级波导功分器14、波导扩大过渡结构16以及输出圆波导端口 12。源信号由输入矩形波导端口 11输入后，经过第一、第二级波导功分器分成相位正交的四路信号，这四路信号先经过一段波导扩大过渡结构16进行宽带阻抗匹配，然后进入圆波导端口 12实现TE10-TE01模式转换并输出。而由于不连续性的存在，需要设计匹配凸台17抑制高次模式。在波导传输线折弯处需要设计波导切角15以消除不连续性。
[0045]图3所示的是图2-3中的波导功分器13的局部图，其中，四分一波长阻抗变换段132实现阻抗匹配的作用，波导切角131可以抑制波导不连续段存在的高次模式。在实际应用中，也可以采用如波导魔T结构和波导E-T分支作为功分器。
[0046]图4所示的是图1中使用的径向功率分配/合成器2的分离结构图，该径向功率分配/合成器由两部分拼接构成，即顶层结构5和底层结构6。顶层结构5和底层结构6紧密配合。圆波导输入端口 21接受来自模式转换结构I的输出端口 12的信号。矩形波导输出端口 22可以与具有标准接头的功率放大器模块、波导负载或耦合器等结构相连。
[0047]图5所示的是图4中的底层结构6的局部图。在圆波导的底部中间位置，匹配圆台64可以实现端口的宽带匹配。导体缝隙65通过开槽得到，电阻隔膜通过缝隙65插入到腔体中。缝隙65的缝隙宽度需要在加工可行的前提下尽可能地确保电阻隔膜能固定在腔体内，且需要防止功率泄露。多个减半高度矩形波导端口 61与径向波导连接，减半高度矩形波导端口 61通过一段渐变匹配过渡传输线62与标准高度矩形波导传输线63相连，并最终通过矩形波导端口 22最终输出。
[0048]图6是电阻隔膜8插入到径向功率分配/合成器腔体后的效果图。电阻隔膜的实现工艺是在一块介质基片的两面镀上薄膜电阻层，为了避免引入不平衡场使得功率分配/合成器性能下降，需要保证电阻隔膜的厚度尽可能的小。同时电阻隔膜8的高度应该以尽量不影响圆波导内场分布为设计原则。
[0049]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高隔离的小型化径向功率分配/合成器，其特征在于:包括一个插入电阻膜片的径向功率分配/合成器和一个矩形波导-圆波导模式转换结构；所述插入电阻隔膜的径向功率分配/合成器包括输入圆波导端口、阻抗变换结构、一个以上输出矩形波导，以上三种结构依次连接；所述矩形波导-圆波导模式转换结构包括顺序相连的输入矩形波导、一分四路功率分配网络、波导扩大过渡结构、输出圆波导。
2.根据权利要求1所述的高隔离的小型化径向功率分配/合成器，其特征在于:所述的输入圆波导，其底部用匹配凸台结构来调节端口匹配；一个以上减半高度的输出矩形波导呈放射状与圆波导进行连接，在波导腔体中，相邻两个减半高度的输出矩形波导端口间的分支位置处径向插入电阻膜片；减半高度的输出矩形波导再通过阻抗变换结构与全高度输出矩形波导进行连接，最后输出。
3.根据权利要求1所述的高隔离的小型化径向功率分配/合成器，其特征在于:所述的输入圆波导的内径初始值按照如下公式确定:R= λ/1.64，其中λ为导波波长。
4.根据权利要求1所述的高隔离的小型化径向功率分配/合成器，其特征在于:所述的电阻膜片的阻值Z由奇偶模法确定，假定每个输出矩形波导的阻抗为Ztl，则Z = 4/2。
5.根据权利要求1所述的高隔离的小型化径向功率分配/合成器，其特征在于:所述的一分四路功率分配网络包括两级矩形波导E-T分支功分器，在每一级的矩形波导E-T分支功分器的垂直拐弯位置设置了用于消除拐弯处不连续性的匹配切角。
6.根据权利要求1所述的高隔离的小型化径向功率分配/合成器，其特征在于:其为全波导结构，输入输出端口均为标准矩形波导端口。
【专利摘要】一种高隔离的小型化径向功率分配/合成器，包括一个插入电阻膜片的径向功率分配/合成器和一个矩形波导-圆波导模式转换结构；所述插入电阻隔膜的径向功率分配/合成器包括输入圆波导端口、阻抗变换结构、一个以上输出矩形波导，以上三种结构依次连接；所述矩形波导-圆波导模式转换结构包括顺序连接的输入矩形波导、一分四路功率分配网络、波导扩大过渡结构、输出圆波导。本实用新型的功率分配/合成器，可以实现一次功分多路，宽带，低损耗，小型化，易于装配，且端口隔离的功率分配/合成。
【IPC分类】H01P1-213, H01P5-18
【公开号】CN204375898
【申请号】CN201420678018
【发明人】褚庆昕, 莫大仪
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年11月13日