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一種可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器及其實(shí)現(xiàn)方法與流程

文檔序號:11137081閱讀:613來源:國知局
一種可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器及其實(shí)現(xiàn)方法與制造工藝

本發(fā)明屬于現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)微波技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器及其實(shí)現(xiàn)方法。



背景技術(shù):

固態(tài)發(fā)射機(jī)具有可靠性高、工作電壓低和故障弱化能力等特點(diǎn),正在現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)中逐步取代真空管發(fā)射機(jī)。多路高功率波導(dǎo)合成器將多個固態(tài)功率發(fā)射組件產(chǎn)生的功率進(jìn)行合成,合成高功率由合成輸出同軸線耦合轉(zhuǎn)換到輸出波導(dǎo)。

多路高功率波導(dǎo)合成器采取合成輸出同軸線垂直于多路輸入端所在平面形式,合成輸出同軸線口徑尺寸設(shè)計和板線腔體本身高度無關(guān),為了提高功率容量,合成輸出同軸線口徑尺寸可以設(shè)計較大,合成高功率由合成輸出同軸線耦合轉(zhuǎn)換到輸出波導(dǎo),但這種形式設(shè)計的多路高功率波導(dǎo)合成器工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜,可靠性低,且多路輸入功率合成效率低,合成損耗大。本發(fā)明涉及的一種可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器及其實(shí)現(xiàn)方法,主要用于解決多路高功率波導(dǎo)合成器多路輸入功率合成效率低、合成損耗大以及工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜和結(jié)構(gòu)可靠性不高問題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明為一種可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器及其實(shí)現(xiàn)方法,主要用于解決多路高功率波導(dǎo)合成器多路輸入功率合成效率低、合成損耗大以及工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜和可靠性低問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案主要由多路輸入端到合成輸出同軸線的設(shè)計、合成輸出同軸線到輸出波導(dǎo)的設(shè)計和合成輸出同軸線之間連接結(jié)構(gòu)設(shè)計三部分組成。

多路輸入端到合成輸出同軸線的設(shè)計。多路輸入功率分別通過多路輸入端19傳輸?shù)娇刹鹦抖嗦犯吖β什▽?dǎo)合成器的板線腔體1,多路輸入功率在可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器板線腔體內(nèi)合成采取多級分支結(jié)構(gòu)設(shè)計,以16路高功率波導(dǎo)合成器為例說明設(shè)計,僅是便于敘述本發(fā)明,并非對本發(fā)明作任何限制,如圖2所示。板線腔體1主要由板線內(nèi)導(dǎo)體5、板線腔體底座14和板線蓋板13組成。多路輸入端19端口之間的間距PD大小根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用要求確定,SP1、SP2和SP3分別是板線內(nèi)導(dǎo)體5的第一、二和三級分支結(jié)構(gòu)對稱點(diǎn),SP4是16路高功率波導(dǎo)合成器板線內(nèi)導(dǎo)體5的末級分支結(jié)構(gòu)對稱點(diǎn),板線內(nèi)導(dǎo)體5多級分支結(jié)構(gòu)相臨對稱點(diǎn)之間沿著板線腔體1長度方向的路徑由多路輸入端19端口之間的間距PD大小確定,設(shè)計板線內(nèi)導(dǎo)體5多級分支結(jié)構(gòu)相臨對稱點(diǎn)之間沿著板線腔體1寬度方向的路徑,使得板線內(nèi)導(dǎo)體5多級分支結(jié)構(gòu)相臨對稱點(diǎn)之間的路徑為四分之一工作中心波長的奇數(shù)倍,同時結(jié)合板線內(nèi)導(dǎo)體5多級分支結(jié)構(gòu)的其它尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在板線腔體底座14內(nèi)部設(shè)計去耦隔板21、22和23,在板線內(nèi)導(dǎo)體5上設(shè)計孔20以安裝介質(zhì)支撐柱11、12。由合成輸出同軸線2直徑為D1的內(nèi)導(dǎo)體2-1在板線內(nèi)導(dǎo)體(5)的末級分支結(jié)構(gòu)對稱點(diǎn)SP4和板線內(nèi)導(dǎo)體5連接,合成輸出同軸線2直徑為D2的外導(dǎo)體2-2通過聚四氟乙烯介質(zhì)卡環(huán)10嵌套于板線腔體底座14。

合成輸出同軸線到輸出波導(dǎo)的設(shè)計。在板線腔體1的功率總合成處,作為板線內(nèi)導(dǎo)體5末級分支結(jié)構(gòu),采取在末級分支結(jié)構(gòu)對稱點(diǎn)SP4將板線內(nèi)導(dǎo)體5設(shè)計為直徑為D1的圓的形式,與寬度為W的板線內(nèi)導(dǎo)體5相連接,在板線腔體底座14上設(shè)計與直徑為D1的圓同心的直徑為D2的圓孔。合成輸出同軸線3由直徑為D1的內(nèi)導(dǎo)體3-1和直徑為D2的外導(dǎo)體3-2組成,設(shè)計門鈕6實(shí)現(xiàn)可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器合成輸出同軸線3和輸出波導(dǎo)4之間模式轉(zhuǎn)換。

合成輸出同軸線之間連接結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器合成輸出同軸線2和3之間連接結(jié)構(gòu),采取鈹青銅卡環(huán)15一端由螺釘17和合成輸出同軸線3內(nèi)導(dǎo)體3-1連接,鈹青銅卡環(huán)15的另一端嵌套于合成輸出同軸線2內(nèi)導(dǎo)體2-1中,合成輸出同軸線2、3的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間設(shè)計介質(zhì)卡環(huán)16實(shí)現(xiàn)合成輸出同軸線2和3之間可靠連接和拆卸。在現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)中,多路高功率波導(dǎo)合成器的板線腔體1安裝于發(fā)射機(jī)的機(jī)柜,合成輸出同軸線3穿過發(fā)射機(jī)的機(jī)柜頂蓋,輸出波導(dǎo)4位于發(fā)射機(jī)的機(jī)柜外部,與現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)的傳輸波導(dǎo)相連接,本發(fā)明可拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計的多路高功率波導(dǎo)合成器便于在發(fā)射機(jī)中安裝。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器結(jié)構(gòu)新穎且合理,由多路輸入端19到合成輸出同軸線2、合成輸出同軸線3到輸出波導(dǎo)4兩個獨(dú)立的微波部件構(gòu)成,保證了工程實(shí)現(xiàn)便捷和高可靠性,便于在發(fā)射機(jī)中安裝;根據(jù)本發(fā)明研制的可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器具有多路幅相一致性高、合成損耗小和耐功率高等特點(diǎn);本發(fā)明頻帶寬、性能好且穩(wěn)定,適合L~X各個頻段可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器。

下面通過附圖和實(shí)施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1是一種可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器。其中1-板線腔體;2、3-合成輸出同軸線;4-輸出波導(dǎo);5-板線內(nèi)導(dǎo)體;6-門鈕;7-短路塊;8-匹配電感棒;9-金屬圓柱管;10-聚四氟乙烯介質(zhì)卡環(huán);11、12-介質(zhì)支撐柱;13—板線蓋板;14—板線腔體底座;15—鈹青銅卡環(huán);16—介質(zhì)卡環(huán);17—螺釘;18—密封板;2-1和3-1—合成輸出同軸線內(nèi)導(dǎo)體;2-2和3-2—合成輸出同軸線外導(dǎo)體。

圖2是圖1拿去板線蓋板13后的俯視圖。其中19—輸入端;20—孔;21、22和23—去耦隔板。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及的一種可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器及其實(shí)現(xiàn)方法,主要步驟(參見附圖):

(1)合成輸出同軸線3到輸出波導(dǎo)4設(shè)計。兼顧同軸線耐壓、功率和衰減的要求,設(shè)計合成輸出同軸線3特性阻抗為Z0=50歐姆,確定合成輸出同軸線3的內(nèi)徑D1和外徑D2,為了提高功率容量,合成輸出同軸線3口徑尺寸可以設(shè)計較大,同時為防止出現(xiàn)高次模,必須使工作頻率范圍內(nèi)的最小工作波長滿足λmin>π(D1+D2)/2,設(shè)計門鈕6、短路塊7和匹配電感棒8實(shí)現(xiàn)合成輸出同軸線3與輸出波導(dǎo)4之間的模式轉(zhuǎn)換;

(2)多路輸入端19到合成輸出同軸線2設(shè)計。以16路高功率波導(dǎo)合成器為例,結(jié)合可拆卸多路高功率波導(dǎo)合成器功率容量要求,由帶狀線理論設(shè)計板線腔體1的高度和板線內(nèi)導(dǎo)體5的厚度,根據(jù)一、二和三以及末級分支結(jié)構(gòu)中阻抗變換段的阻抗大小,設(shè)計板線內(nèi)導(dǎo)體5的寬度,在末級分支結(jié)構(gòu)對稱點(diǎn)SP4將內(nèi)導(dǎo)體設(shè)計為直徑為D1的圓的形式,設(shè)計對稱點(diǎn)SP1到SP2、SP2到SP3和SP3到SP4的路徑,設(shè)計去耦隔板21、22和23,在板線內(nèi)導(dǎo)體5設(shè)計孔20和相應(yīng)介質(zhì)支撐柱11、12,設(shè)計金屬圓柱管9卡在合成輸出同軸線2內(nèi)導(dǎo)體2-1中;

(3)合成輸出同軸線2和3之間連接結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計鈹青銅卡環(huán)15的一端由螺釘17和合成輸出同軸線3內(nèi)導(dǎo)體3-1連接,另一端嵌套于合成輸出同軸線2內(nèi)導(dǎo)體2-1中,合成輸出同軸線2、3的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間設(shè)計介質(zhì)卡環(huán)16。

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