一种新型脊波导功率分配器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115775962A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202111048189.8(22)申请日2021.09.08(71)申请人西南科技大学地址621010四川省绵阳市涪城区青龙大道中段59号(72)发明人黎泽林杨超印茂伟周帅芮志聪李玉琳张芯悦曾泓铭杨倩吕有胜(51)Int.Cl.H01P5/16(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称离度的性能特点。一种新型脊波导功率分配器(57)摘要本发明公开发明了一种基于Gysel电路的新型功率分配器，具体是一种脊波导结构的新型功率分配器，该功率分配器的工作频段为1.4GHz‑4.2GHz，带宽达到了三倍频，频带范围1.4GHz‑4.2GHz；输入回波损耗S11低于20dB；隔离度S21大于20dB；承受功率：P大于300W。脊形波导结构集成体积，提供了更好的功率处理能力。为改善带宽和匹配，对脊波导的拓扑结构进行优化，输出端之间的（1/2）λ的电长度变成两节（1/4）λ电长度的并联；优化后的脊波导Gysel功率分配器模型，输入端口增加阻抗变换宽度，输出端口处的T字结构处进行阻抗变换设计，减小输出端口的脊宽高度，高度变换为主脊高度，第三节匹配宽度变为主脊宽度，负载端口采用一节阻抗变换，对脊高进行微调，中间脊设计为凸起的结构；将中间电阻部分进行突起折叠处理；提升了功率分配器的功率与带宽，降低了波导色散，CN115775962A具有高承受功率、低反射损耗、低传输损耗、高隔CN115775962A权利要求书1/2页1.一种新型脊波导功率分配器，是一种基于Gysel电路的脊波导结构的功率合成器，由一个总长度为λ的传输环线，一个输入端，两个输出端和两个负载端构成，其特征在Gysel电路的基础上，对脊波导进行分析，利用计算机得到初始电路，然后从扩展带宽、降低损耗、减少波导色散等几个方面对电路结构进行改进，进行了阻抗变换和匹配结构地改进，通过在仿真软件中进行优化扫参，对电路设计的实物进行预测和规划，最终达到设计指标。2.根据权利要求1所述的一种新型脊波导功率分配器，其特征在于在Gysel电路的基础上采用脊波导结构，Gysel电路中两个接地的外部隔离电阻，直接将热量传输至地的结构可以承受更高的功率，三个部分的传输线长度均为λg/4，使得改功率分配器的工作频带在1.4GHz‑4.2GHz，扩展带宽达到三倍频。3.根据权利要求1所述的一种新型脊波导功率分配器，其特征在于使用脊形波导结构集成体积，具有更加优秀的功率处理能力，并在脊波导的交界处和过渡处进行改进，优化脊波导的拓扑结构，改善了带宽和匹配结构，输出端之间的（1/2）电长度变成两节（1/4）电长度的并联，同时，将中间电阻部分进行突起折叠处理，单节阻抗变高，脊波导变窄，间隙增大。4.根据权利要求1所述的一种脊波导Gysel功率分配器，其特征在于优化了空气腔结构，经过优化后的输入端口的主脊宽10.16mm，全长为35.2mm，主脊高8.9mm，输入端口的阻抗变换宽度增加到14mm，长度为10.2mm，；输出端口处的T字结构处进行了阻抗变换设计，输出端口的脊宽减小为6mm，高度减小为8.68mm，第二节匹配宽度为9mm，高度变换为主脊高度，第三节匹配宽度变为主脊宽度，负载端口采用一节阻抗变换，对脊高进行微调，中间脊设计为凸起的结构。5.根据权利要求1所述的一种脊波导Gysel功率分配器，其特征在于通过薄脊波导的扰动理论，分析设计，并利用计算机得到初始电路，然后从扩展带宽、降低损耗、减少波导色散等几个方面对电路结构进行改进，通过使用HFSS扫参逐一确定五个端口的电臂参数，并且对中间节的电阻连接部分进行进行突起折叠处理，减少电长度不均匀带来的影响。频带：1.4GHz‑4.2GHz；输入回波损耗：S11<20dB；隔离度：S21>20dB；承受功率：P>300W。当测试的中心频点在2.8GHz处时，输入的回波损耗数据在全频带上数值都在‑20dB以下，最高点为2.63GHz，损耗为‑20.89dB，输出宽口和S11比较下，整个频带内波动较小，且最高点为3.1GHz，已经达到‑21dB以下，插入损耗都在‑3.02以下，满足指标。利用HFSS软件进行扫参优化，根据仿真结果都满足设计指标，中心频点在2.8GHz处时，输入的回波损耗数据较好，全频段上数值都在‑20dB以下，最高点在2.63GHz，损耗为‑20.89dB，输出端口的回波损耗数据比预期更好，整频带内波动较小，且最高点在3.1GHz，已经达到‑21dB以下了，整个频段插入损耗都在‑3.02以下满足指标，2、3端口的隔离度仿真结果，频带内也均在‑20dB以下，最高点在3.25GHz，数值为‑21.5dB,均满