一種徑向波導功率合成器及其組裝方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領域，特別涉及一種徑向波導功率合成器及其組裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著通信行業(yè)的迅速發(fā)展，對通信系統(tǒng)的帶寬、傳輸速率以及傳輸距離的要求越來越高。功率放大器作為通信系統(tǒng)的重要組成部分，對其帶寬、效率以及輸出功率的要求也與日倶增。然而，由于受毫米波固態(tài)器件自身半導體物理特性的影響以及加工工藝等諸方面的限制，目前還難以生產(chǎn)出大功率、低噪聲和低價格的毫米波固態(tài)功率器件。毫米波固態(tài)功率合成技術(shù)的研究成為解決這一難題的主要途徑，有著廣泛的應用價值。
[0003]目前，應用最多的功率合成技術(shù)是電路合成和空間功率合成。對于功率合成在毫米波雷達固態(tài)功率發(fā)射中的應用，電路合成由于傳輸線損耗以及電路結(jié)構(gòu)隨器件數(shù)量增加成非線性增長，其能夠合成的固態(tài)器件數(shù)受到限制，不能滿足毫米波雷達的發(fā)射功率要求?？臻g功率合成最大的優(yōu)點是合成效率基本與固態(tài)器件數(shù)量無關(guān)，更適合多器件的大功率輸出，但同樣不能夠滿足毫米波雷達的發(fā)射功率要求，無法有效地解決在高頻段實現(xiàn)高功率輸出的難題。
[0004]基于波導的空間功率合成技術(shù)具有系統(tǒng)合成效率較高，帶寬性能較好，有效地防止了輻射損耗，具有良好的散熱性能，易于小型化，結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)等優(yōu)點。同時，它可以不受工作頻率及波導尺寸的限制，工作于微波、毫米波以及更高的亞毫米波頻段，有效地解決了在更高頻段實現(xiàn)高功率輸出的難題。因而，基于波導的功率合成技術(shù)有希望成為微波毫米波空間功率合成技術(shù)的一個研究熱點；這項技術(shù)將有力地推動大功率、寬帶微波毫米波功放的研制，使微波毫米波系統(tǒng)向全固態(tài)方向發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供的一種徑向波導功率合成器及其組裝方法，能夠有效地解決在高頻波段實現(xiàn)高功率輸出的難題，且具有較寬的工作頻帶，低插損，結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)的特點。
[0006]—方面，本發(fā)明實施例提供一種徑向波導功率合成器，所述徑向波導功率合成器包括:一上蓋板、一下蓋板、一腔體塊、一探針；所述上蓋板、下蓋板、腔體塊和探針均為金屬材質(zhì)；
[0007]所述上蓋板安裝在所述腔體塊的上半面內(nèi)，所述下蓋板固定于所述腔體塊的下半面；
[0008]所述上蓋板上設置有波導輸入口，所述腔體塊的下半面設置有徑向?qū)ΨQ的若干路徑向波導，每路徑向波導輸出口設置在所述腔體塊的側(cè)面；
[0009]所述探針穿過所述腔體塊，所述探針的一端與所述上蓋板緊密相接，所述探針的另一端與所述下蓋板緊密相接；微波由所述波導輸入口饋入，通過所述探針耦合到每路徑向波導中。
[0010]可選地，所述腔體塊的上半面挖有矩形的第一凹槽，該第一凹槽與所述上蓋板的外圍尺寸一致；
[0011 ] 所述上蓋板通過螺栓安裝在所述第一凹槽內(nèi)。
[0012]可選地，所述第一凹槽的底端挖有矩形的第二凹槽，所述第二凹槽的上邊沿處設置有一階梯；
[0013]所述第二凹槽的底端挖有一波導通道，所述波導通道從所述第二凹槽的底部貫穿到所述腔體塊的下半面，所述探針通過所述波導通道插入所述腔體塊。
[0014]可選地，所述探針兩端是第一探針塊和第二探針塊，在所述第一探針塊與所述第二探針塊之間是第三探針塊；
[0015]在所述第一探針塊的外側(cè)設置有圓柱形的第一定位銷，所述第一定位銷的半徑小于所述第一探針塊的半徑；
[0016]在所述第二探針塊的外側(cè)設置有圓柱形的第二定位銷，所述第二定位銷的半徑小于所述第二探針塊的半徑。
[0017]可選地，所述上蓋板靠近所述腔體塊的一面設置有第一定位孔，所述探針的第一定位銷與所述上蓋板上的第一定位孔同半徑；所述下蓋板靠近所述腔體塊的一面設置有第二定位孔，所述探針的第二定位銷與所述下蓋板上的第二定位孔同半徑；
[0018]所述探針的第一定位銷插入第一定位孔中，所述探針的第二定位銷插入所述第二定位孔中，所述探針的第三探針塊穿過所述波導通道。
[0019]可選地，所述第一定位孔、所述波導通道和所述第二定位孔的中心軸重合，所述第三探針塊與所述波導通道構(gòu)成同軸結(jié)構(gòu)。
[0020]可選地，所述上蓋板的波導輸入口的上邊沿與所述腔體塊上第二凹槽的上邊沿處的階梯對齊。
[0021]可選地，所述上蓋板的波導輸入口四周設置有通孔，用以螺栓固定所述上蓋板與所述腔體塊；
[0022]所述下蓋板上設置有成排通孔，用以螺栓固定所述下蓋板與所述腔體塊。
[0023]可選地，所述腔體塊是正十二邊形的金屬塊，所述腔體塊的下半面是十二路的徑向波導，每路徑向波導輸出口與正十二邊形端面相平行。
[0024]另一方面，本發(fā)明實施例提供一種組裝上述徑向波導功率合成器的方法，包括:
[0025]將所述上蓋板插入所述腔體塊的第一凹槽內(nèi)，并保證所述上蓋板上的波導輸入口的上邊沿與所述腔體塊上第二凹槽的上邊沿處的階梯對齊，然后用螺栓緊固所述上蓋板；
[0026]將裝有上蓋板的所述腔體塊倒置，將所述探針的第一定位銷從腔體塊的底部插入，經(jīng)過所述波導通道插入所述上蓋板的第一定位孔內(nèi)；
[0027]將裝有所述探針以及所述上蓋板的腔體塊倒置，再將所述下蓋板固定于所述腔體塊的下半面，并保證所述探針的第二定位銷插入所述下蓋板的第二定位孔內(nèi)，然后用螺栓緊固所述下蓋板。
[0028]本發(fā)明實施例的有益效果是:該徑向波導功率合成器包括:一上蓋板、一下蓋板、一腔體塊、一探針，探針穿過腔體塊，探針的一端與上蓋板緊密相接，探針的另一端與下蓋板緊密相接；微波由上蓋板上設置的波導輸入口饋入，通過探針將波導輸入口中的微波傳導至徑向波導，再利用徑向波導特性將微波均勻地分布到每一路，從而能夠有效地解決了在高頻波段實現(xiàn)高功率輸出的難題，并且與現(xiàn)有的徑向波導功率合成器相比，結(jié)構(gòu)更簡單穩(wěn)定易實現(xiàn)、頻帶更寬、插損更小，更適用于微波毫米波功率合成應用領域。
[0029]優(yōu)選方案中，探針采用的是插入式的固定方法，即探針的上端設計第一定位銷插入上蓋板的第一定位孔中，下端設計第二定位銷插入下蓋板的第二定位孔中。這樣設計既能保證整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又能準確定位，減小安裝誤差，使得指標更精準。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例提供的徑向波導功率合成器示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實施例提供的上蓋板示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實施例提供的腔體塊的上半面的示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例提供的腔體塊的下半面的示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明實施例提供的下蓋板示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明實施例提供的探針示意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明實施例提供的上蓋板裝配到腔體塊內(nèi)的示意圖；
[0037]圖8為本發(fā)明實施例提供的探針裝配到腔體塊內(nèi)的示意圖；
[0038]圖9為本發(fā)明實施例提供的下蓋板裝配到腔體塊的示意圖；
[0039]圖10為本發(fā)明實施例提供的徑向波導功率合成器組裝方法流程圖。
【具體實施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0041]圖1為本發(fā)明實施例提供的徑向波導功率合成器示意圖，圖2為本發(fā)明實施例提供的上蓋板示意圖，圖3為本發(fā)明實施例提供的腔體塊的上半面的示意圖，圖4為本發(fā)明實施例提供的腔體塊的下半面的示意圖，圖5為本發(fā)明實施例提供的下蓋板示意圖，圖6為本發(fā)明實施例提供的探針示意圖，圖7為本發(fā)明實施例提供的上蓋板裝配到腔體塊內(nèi)的示意圖，圖8為本發(fā)明實施例提供的探針裝配到腔體塊內(nèi)的示意圖，圖9為本發(fā)明實施例提供的下蓋板裝配到腔體塊的示意圖。
[0042]如圖1?9所不，該徑向波導功率合成器包括:一上蓋板1、一下蓋板2、一腔體塊3、一探針4。上蓋板1、一下蓋板2、一腔體塊3、一探針4均為金屬材質(zhì)，優(yōu)選地，上蓋板1、一下蓋板2和一腔體塊3采用鋁鍍銀材料，探針4采用鋼鍍銀材料。
[0043]優(yōu)選地，上蓋板I是厚5mm的金屬塊。優(yōu)選地，所述上蓋板上設置有波導輸入口11，該波導輸入口用以微波輸入。優(yōu)選地，波導輸入口 11的長寬尺寸為5.69mm*2.845mm，波導輸入口 11中心位置距離上蓋板I上端16.3mm,距離上蓋板I下端15mm。在波導輸入口11的四周設置了四個圓柱形螺紋孔13，尺寸為M2.5，用以固定上蓋板I。螺紋孔的位置和個數(shù)可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。在波導輸入口 11的下方設有第一定位孔12，用以固定探針4以及確定探針4的準確位置。優(yōu)選地，第一定位孔12直徑為2.6mm。
[0044]優(yōu)選地，腔體塊3是厚22mm的正十二邊形金屬塊。腔體塊3的上半面挖有矩形的第一凹槽33，第一凹槽33與所述上蓋板的外圍尺寸一致，優(yōu)選地，具體長寬高尺寸為34mm*30mm*5mm，保證上蓋板I能夠正好嵌入。將上蓋板I插入第一凹槽33中，將螺釘插入螺紋孔13并旋緊，保證上蓋板I的底面與第一凹槽33緊密貼緊，二者之間的縫隙盡量小。
[0045]第一凹槽33的底端挖有矩形的第二凹槽34，優(yōu)選地，其長寬高尺寸為15mm*5.69mm*2.845mm，將上蓋板I嵌入第一矩形凹槽33中之后，第二凹槽34是微波的傳播通道。優(yōu)選地，第二凹槽34的下邊沿與第一矩形凹槽的下邊沿距離為4mm，左右對稱。第二凹槽34的上邊沿處設有一階梯35，優(yōu)選地，階梯長寬高尺寸為5.69mm*1.35mm*1.5mm。上蓋板I嵌入第一凹槽33時，波導輸入口 11與階梯35對齊，階梯35的作用是減小微波從波導輸入口 11傳輸?shù)降诙疾?4時的損耗。第二凹槽34的底端挖有一波導通道36，所述波導通道36從所述第二凹槽34的底部貫穿到所述腔體塊3的下半面，所述探針4能夠通過所述波導通道36插入所述腔體塊3，探針4與波導通道36構(gòu)成同軸結(jié)構(gòu)，將第二凹槽34內(nèi)的微波耦合到徑向波導中。優(yōu)選地，波導通道36的直徑是2