一種毫米波小型化波導合成網絡制造技術

本發明專利技術涉及一種小型化功率合成網絡，主要應用于毫米波收發組件及其它需要小型化功率合成的領域，設計中采用非標波導(2mm×6mm)合成形式，使整個波導合成尺寸大大減小，并且，在合成器的波導合成對稱處，引入“感性”調諧柱，改善了駐波，減小了尺寸，同時，“鍥”形切口的優化，使波導的阻抗更加匹配。該種小型化功率合成網絡，相對于傳統的波導合成形式，尺寸減小了60％，合成效率達到了95.8％。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及雷達
，具體是毫米波收發組件中功率合成小型化問題。
技術介紹
隨著微波毫米波固態器件的發展，固態微波毫米波高功率放大技術引起了人們的廣泛關注。由于單個MMIC輸出功率能力有限，難于滿足工程應用的要求，功率合成技術是獲得大功率固態微波毫米波源的最重要、最有效途徑。功率分配/合成技術性能的好壞直接影響到整個系統能量的分配和合成效率。在毫米波頻段，傳統的功率合成采用微波電橋形式進行功率合成，該種結構存在的問題是體積大，已經無法滿足收發組件對體積的苛刻要求。綜觀以往功率合成形式，大多數都是以追求大功率為出發點，鮮有小型化的功率合成論述。所以，有必要設計一種滿足收發組件要求的小型化功率合成網絡。對于功率合成技術，由于微波芯片的二維平面結構，通常情況下，采用微帶電路進行能量的傳輸。在毫米波頻段，由于微帶形式介質損耗比較嚴重，合成效率較低，同時兼顧合成功率容量的考慮，可以采用波導形式進行信號的傳輸與合成。但是，波導形式會使整個功率合成網絡尺寸增加。結合微帶二維平面優勢與波導低損耗、高功率的優勢，本專利技術在傳統波導形式合成網絡的中心對稱處，引入“鍥”形切口與感性調諧柱，將合成網絡的尺寸大大減小，并且合成性能有較大提高。
技術實現思路
要解決的技術問題本專利技術主要是解決毫米波收發組件中發射支路功率合成及小型化問題，設計了一種插損低、效率高及尺寸小的功率合成網絡。技術方案本專利技術基于微波分支波導中，H-T接頭(圖1)的基本特性：在端口1與2同時等幅同相輸入同一頻率的TE10波，則由于兩者在端口3的支臂中電場方向相同，中心對稱面離兩端口的距離相等，因而將同相疊加而獲得最大能量輸出；這時在主波導中駐波的電壓波腹點正好位于對稱平面上，因此對H-T接頭來說，當在對稱平面形成駐波電壓波腹時，在對于對稱平面為偶函數分布的電場下，分支中將獲得最大能量輸出，據此，可利用H-T進行功率合成。同時，考慮輸出媒介波導窄邊與寬邊對傳輸性能的影響。根據矩形波導傳輸理論，其窄邊尺寸b一般等于寬邊尺寸a的一半左右，這是基于波導的單模傳輸條件和最大微波功率容量考慮。寬邊a主要影響波導的工作頻率范圍，窄邊b主要影響波導的功率容量，窄邊b并不是越小越好，b越小，越容易引起擊穿，通過的功率也就越小。本專利技術就是基于以上理論分析，通過優化波導寬邊a和窄邊b的尺寸，達到功率合成小型化的目的。一種毫米波小型化波導合成網絡，其特征在于包括波導合成器和微帶-探針過渡板；所述的波導合成器為H-T接頭，在H-T接頭的波導合成處設有一個鍥形切口，在H-T接頭的波導輸出口對稱中心線上設有調諧柱，在H-T接頭的輸入口面的中心處開有長方形孔，長方形孔往外延伸為長方體，微帶-探針過渡板位于長方體的下底面上，微帶-探針過渡板的寬邊一端與波導壁接觸；所述調諧柱具有感性。所述的波導合成器的波導口尺寸為2mm×6mm。所述的調諧柱的直徑為0.4mm，距離鍥形切點為1.1～1.5mm。所述的鍥形切口的高為2mm，垂直高的邊為4mm。所述的微帶-探針過渡板距離波導合成器的短路面為2mm。有益效果本專利技術提出的一種毫米波小型化波導合成網絡，有益效果如下：1)低插損。在合成網絡的波導輸出口對稱處置入“感性”調諧柱，通過優化調諧柱的位置及尺寸參數，改善了鏈路匹配，減小了插損，整個鏈路插損只有0.1dB。2)高效率。在合成網絡的波導合成處，巧妙的引入“鍥”形切口，通過優化切口的尺寸，有效的降低了傳輸損耗，提高了合成效率，合成效率達到了95.8％。3)小型化。通過考慮波導的功率容量及截止頻率，采用非標波導(2mm×6mm)形式接口，大大減小了合成器的尺寸，整個合成器尺寸只有15mm×18mm×8mm。4)易擴展。通過合成布局，可以將該二路合成網絡進行四路、八路擴展，滿足不同功率輸出下的合成要求。附圖說明圖1H-T結構圖圖2H-T接頭等效電路圖圖3小型化功率合成網絡框圖圖4小型化功率合成網絡立體圖4-微帶-探針過渡板，5-鍥形切口，6-調諧柱圖5小型化功率合成網絡結構圖(正視圖)圖6小型化功率合成網絡結構圖(側視圖)具體實施方式現結合實施例、附圖對本專利技術作進一步描述：為了實現小型化功率合成的要求，在設計中，首先在前級采用微帶功分器的形式將射頻信號功分兩路，分別為功率放大芯片提供所需要的激勵信號，射頻信號經過功率放大芯片分別放大后，通過微帶-探針過渡，將射頻信號導入小型波導合成器中，進行功率合成后輸出。設計中在合成器的波導中心對稱處置入感性的調諧柱，一方面可以改善駐波，另一方面可以將合成器的傳輸方向尺寸進行壓縮，達到小型化功率合成的目的，其等效電路如圖2所示。為了進一步減小尺寸，采用非標波導(2mm×6mm)形式進行傳輸，并且對T型合成結構的“鍥”形尺寸進行優化處理，具體尺寸見表1。為了使微帶與波導實現良好匹配，在合成器的輸入口采用一截高阻抗的微帶探針形式進行過渡。其中，微帶探針基片采用Rogers5880，厚度為0.127mm，介電常數為2.2，裝配中只需將微帶探針底部涂覆導電膠，微帶探針寬邊一端直接抵至波導壁，為了保證微帶探針能夠與腔體底部良好接觸，腔體槽采用正公差加工，具體尺寸見表2。測試結果表明：采用該種形式的功率合成網絡，在33～37GHz的頻帶內，插入損耗：≤0.1dB，端口駐波：≤1.20:1，合成效率：≥95.8％，整個合成網絡較傳統合成形式體積減小60％，可以廣泛應用于毫米波收發組件及需要小型化功率合成的領域。表1合成器結構尺寸建議參數單位：mmdd1d2d3d4d5d6h1h21.335222252h3h4h5h6Φa1a2a3b36160.42222表2微帶探針尺寸建議參數單位：mmW1W2W3W4L1L2L3L40.380.150.513.50.51.64本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種毫米波小型化波導合成網絡，其特征在于包括波導合成器和微帶?探針過渡板；所述的波導合成器為H?T接頭，在H?T接頭的波導合成處設有一個鍥形切口，在H?T接頭的波導輸出口對稱中心線上設有調諧柱，在H?T接頭的輸入口面的中心處開有長方形孔，長方形孔往外延伸為長方體，微帶?探針過渡板位于長方體的下底面上，微帶?探針過渡板的寬邊一端與波導壁接觸；所述調諧柱具有感性。

【技術特征摘要】
1.一種毫米波小型化波導合成網絡，其特征在于包括波導合成器和微帶-探針過渡板；
所述的波導合成器為H-T接頭，在H-T接頭的波導合成處設有一個鍥形切口，在
H-T接頭的波導輸出口對稱中心線上設有調諧柱，在H-T接頭的輸入口面的中心
處開有長方形孔，長方形孔往外延伸為長方體，微帶-探針過渡板位于長方體的下
底面上，微帶-探針過渡板的寬邊一端與波導壁接觸；所述調諧柱具有感性。
2.根據權利要求1所述的一種毫米波小型化波導合成網絡，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張國強，張生春，武華鋒，華根瑞，楊莉，李磊，馬云柱，張思明，
申請(專利權)人：西安電子工程研究所，
類型：發明
國別省市：陜西;61