一种太赫兹波导功率合成器的制作方法

一种太赫兹波导功率合成器
1.技术领域
2.本发明涉及功率合成技术领域，尤其涉及一种太赫兹波导功率合成器。


背景技术：

3.随着信息技术的飞速发展，微波系统对于信号带宽和通信容量的要求越来越高，毫米波太赫兹频段由于其优良的宽带特性，将成为高速通信的重点发展方向。
4.太赫兹频段单个功率器件的功率较小，为了达到必要的传输距离，需要通过功率合成的方式实现更大功率的输出。由于太赫兹频段频率高、波长短，标准波导尺寸已经很小。传统的波导功率合成器内部往往存在减高波导或者渐变波导等阻抗变换结构，因此局部尺寸将进一步减小。因此传统太赫兹合成器加工难度大，加工误差容易造成合成效率降低。
5.本方案的提出了一种太赫兹波导功率合成器，内部结构尺寸均大于标准波导尺寸，降低了加工难度。

技术实现要素：
本发明提供了一种太赫兹波导功率合成器，目的是通过增大波导尺寸，降低加工难度，实现太赫兹频段的高效波导功率合成。
6.为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种太赫兹波导功率合成器，包括：主路波导、第一支路波导和第二支路波导；所述主路波导包括第一段、第二段和第三段，所述主路波导的第一段为输出端口；所述第一支路波导包括第一段和第二段；所述第二支路波导包括第一段和第二段；所述第一支路波导的第一段和所述第二支路波导的第一段为输入端口；所述主路波导的第三段、第一支路波导的第二段和第二支路波导的第二段相交于一处；所述主路波导的宽度由第一段向第三段的方向逐段增大；所述第一支路波导的第二段相对第一段呈90度拐弯，所述第二支路波导的第二段相对第一段呈90度拐弯。
7.上述方案的进一步改进在于：所述第一支路波导的第一段、第一支路波导的第二段、第二支路波导的第一段和第二支路波导的第二段的波导宽度相等。
8.所述主路波导的第三段的波导宽度大于第一支路波导的第二段和第二支路波导的第二段的波导宽度之和。
9.上述方案的进一步改进在于：所述主路波导、第一支路波导和第二支路波导设置在合成器外壳内。
10.上述方案的进一步改进在于：合成器外壳为金属材料。
11.上述方案的进一步改进在于：合成器外壳为表面金属化的硅材料。
12.上述方案的进一步改进在于：合成器外壳为表面金属化的陶瓷材料。
13.上述方案的进一步改进在于：合成器外壳为表面金属化的有机材料。
14.上述方案的进一步改进在于：所述主路波导的第一段、主路波导的第二段和主路波导的第三段的之间的相交处采用圆角过渡。
15.上述方案的进一步改进在于：所述第一支路波导的第一段和第二段通过圆弧结构实现90度拐弯；所述第二支路波导的第一段和第二段通过圆弧结构实现90度拐弯。
16.与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：本发明结构简单，易于加工；波导合成器内部的所有波导段宽度尺寸都大于标准波导宽度尺寸，应用于太赫兹频段，降低了对机械加工精度的要求。在同等加工条件下，本发明相比传统太赫兹波导合成器，具有更高的合成效率。
附图说明
17.图1是本发明一种太赫兹波导功率合成器一个实施例的结构示意图；图2是本发明一种太赫兹波导功率合成器一个实施例的仿真曲线图。
18.附图示例：主路波导的第一段1、主路波导的第二段2、主路波导的第三段3、第一支路波导第一段4、第一支路波导的第二段5、第二支路波导的第二段6、第二支路波导的第一段7。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
20.如图1所示，本发明实施例是g波段两路功率合成器，功率频率范围为200ghz～240ghz在外形布局上实现t型功率合成结构。包括：主路波导、第一支路波导和第二支路波导；主路波导包括第一段、第二段和第三段，主路波导的第一段1为输出端口；第一支路波导包括第一段和第二段；第二支路波导包括第一段和第二段；第一支路波导的第一段4和第二支路波导的第一段7为输入端口；主路波导的第三段3、第一支路波导的第二段5和第二支路波导的第二段6相交于一处；主路波导的宽度由第一段向第三段的方向逐段增大；第一支路波导的第二段5相对第一段呈90度拐弯，第二支路波导的第二段6相对第一段呈90度拐弯。
21.第一支路波导的第一段4、第一支路波导的第二段5、第二支路波导的第一段7和第二支路波导的第二段6的波导宽度相等。主路波导的第三段3的波导宽度大于第一支路波导的第二段5和第二支路波导的第二段6的波导宽度之和。主路波导、第一支路波导和第二支路波导设置在合成器外壳内。
22.合成器外壳可以由金属材料、表面金属化的硅材料、表面金属化的陶瓷材料或者表面金属化的有机材料制作而成。
23.主路波导的第一段1、主路波导的第二段2和主路波导的第三段3的之间的相交处采用圆角过渡。
24.第一支路波导的第一段4和第二段通过圆弧结构实现90度拐弯；第二支路波导的第一段7和第二段通过圆弧结构实现90度拐弯。
25.本发明实施例以金属材料为外壳，外壳内部的填充材料为空气，主路波导各段之间的互联处都采用了圆角过渡，加工工艺简单。功率合成器输入输出端口采用了标准波导，功率合成器内部所有的结构尺寸均大于标准波导口尺寸，降低了加工难度，提高了功率合
成器的性能和批量一致性。
26.图2为本发明实施例的仿真结果曲线，两路等幅等相的信号分别从第一支路波导的第一段4和第二支路的第一段7输入，两路信号通过第一支路波导的第二段5和第二支路波导的第二段6实现90
°
拐弯，两路信号在主路波导的第三段中实现功率合成，合成后的信号通过主路波导的第二段2实现匹配，最终由主路波导的第一段1实现合成信号的输出。仿真结果显示，在200ghz～240ghz的频率范围内，主路波导回波损耗小于-20db，插入损耗小于0.1db。
27.本发明的合成结构适用于太赫兹功率合成。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的设计原理实现的其他频段的功率合成器，或者通过波导延长、增加拐弯、多级级联等方式所形成的功率合成器，均落于本申请所附权利要求所限定的范围。


技术特征：
1.一种太赫兹波导功率合成器，其特征在于，包括：主路波导、第一支路波导和第二支路波导；所述主路波导包括第一段、第二段和第三段，所述主路波导的第一段为输出端口；所述第一支路波导包括第一段和第二段；所述第二支路波导包括第一段和第二段；所述第一支路波导的第一段和所述第二支路波导的第一段为输入端口；所述主路波导的第三段、第一支路波导的第二段和第二支路波导的第二段相交于一处；所述主路波导的宽度由第一段向第三段的方向逐段增大；所述第一支路波导的第二段相对第一段呈90度拐弯，所述第二支路波导的第二段相对第一段呈90度拐弯。2.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，所述主路波导的两侧皆呈阶梯状，且沿所述主路波导的第一段向第三段的方向波导宽度逐级增大；所述第一支路波导的第一段、第一支路波导的第二段、第二支路波导的第一段和第二支路波导的第二段的波导宽度相等；所述主路波导的第三段的波导宽度大于第一支路波导的第二段和第二支路波导的第二段的波导宽度之和。3.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，所述主路波导、第一支路波导和第二支路波导设置在合成器外壳内。4.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，合成器外壳为金属材料。5.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，合成器外壳为表面金属化的硅材料。6.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，合成器外壳为表面金属化的陶瓷材料。7.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，合成器外壳为表面金属化的有机材料。8.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，所述主路波导的第一段、主路波导的第二段和主路波导的第三段的之间的相交处采用圆角过渡。9.根据权利要求1所述的太赫兹波导功率合成器，其特征在于，所述第一支路波导的第一段和第二段通过圆弧结构实现90度拐弯；所述第二支路波导的第一段和第二段通过圆弧结构实现90度拐弯。

技术总结
本发明公开了一种太赫兹波导功率合成器，包括：主路波导、第一支路波导和第二支路波导；主路波导包括第一段、第二段和第三段，主路波导的第一段为输出端口；第一支路波导包括第一段和第二段；第二支路波导包括第一段和第二段；第一支路波导的第一段和第二支路波导的第一段为输入端口；主路波导的第三段、第一支路波导的第二段和第二支路波导的第二段相交于一处；主路波导的宽度由第一段向第三段的方向逐段增大；第一支路波导的第二段相对第一段呈90度拐弯，第二支路波导的第二段相对第一段呈90度拐弯。本发明提供波导功率合成器通过增加内部波导段的宽度尺寸，降低了加工难度，特别适合太赫兹频段的大功率合成应用。适合太赫兹频段的大功率合成应用。适合太赫兹频段的大功率合成应用。


技术研发人员：成海峰 朱翔 喻先卫 李涛
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2022/11/29